船舶航迹智能控制系统的研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要随着人们对海洋资源不断的开发和利用，作为海上运输工具的船舶向大型化和高速化发展，海上交通密度不断加大，航行安全越来越受到威胁，因而对船舶的运动控制提出了更高的要求。对于长时间航行来说，航迹控制十分必要，它可以减少船员劳动强度，增加安全性。本文提出了一种基于遗传算法优化模糊规则的直接式航迹控制方法。首先，建立了船舶操纵运动的模型，根据舵电液伺服系统的组成建立了舵机的模型。船舶航行过程中，海浪对船舶航行会产生直接影响，因此对海浪干扰也进行了建模。其次，航迹控制是本文的关键，因此分析航迹控制的基本原理、航迹控制方案

2、、航迹计算，为设计航迹控制器做好理论准备。再次，PID控制器主要是适用于有精确数学模型的线性系统，而对于船舶运动这类无法建立精确模型的非线性系统，PID控制不在适用，因此设计了模糊控制器来解决这个问题。然后，针对在设计模糊控制器的过程中，模糊规则的获取有很大的主观性和不确定性。从能量损耗和航迹控制精度的角度选取系统的性能指标，提出了用遗传算法优化模糊规则以改进模糊控制器的控制性能。最后，在多种海情不同遭遇角下对船舶航迹控制系统进行了仿真。给出了PID、模糊、GA．FC三种控制系统的仿真曲线和统计值，并进行了对比。结果表明经遗传算法优化后的

3、模糊控制器，控制精度高，船舶到达计划航线的时间短，而且可以节省系统的能量损耗。用遗传算法优化模糊规则是一种有效的方法。关键词：航迹控制；电液伺服系统；模糊控制：遗传算法哈尔滨下程大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeexploitationandusingtheresourceoftheocean，shipsusedforconveyancearedevelopedtolarge-sizeandhi【gh-spees，trafficdensityisincreasingcontinuously,sailingsecurityist

4、hreatened，SOhgherrequeStisadvancedforthecontrolofshipmovement．Buttrackcontrolisnecessaryasfaraslongtimenavigationisconcemed，foritCancutdowntheworkingintensityofseaman，improvethesecurity．Adeecttrackcontrolmethodbasedonalgotithmgeneticoptimizingfuzzyrulesisbroughtforward．Fi

5、rstly,ship’Smovementmodeliscreated．Accordingtotheconstituentofelectro—hydraulicservo，ruddermachine’Smodelisbuilt．Thewind，currentandseawavedisturbancecanproducestronginfluenceonshipsailing．Therefore，thewind，currentandseawavedisturbanceismodeled．Next，trackcontrolisthekeyint

6、hedissertation．So，westudythebasalprinciple，trackcontroltypes，trackarithmetic．Itisreadyfordesigningfuzzycontroller．Next，PIDcontrollerisappliedtothelinearitysystemwhichhasaccuratemodel，butitisn’tappliedtotheshipmovementwhichisthenon-linearsystemandCall’tmaketheaccuratemodel

7、．SoTrackfuzzycontrolisdesigned．Afterwards，intheprocessofdesigningfuzzycontroller,thefuzzyrulesobtainedissubjectiveanddeterminate．Sothemethodofimprovingthefuzzycontroller’Scapabilityofcontrolisbroughtforward．Thefuzzyruleswereoptimizedbygeneticalgorithm，solvetheblidnessinth

8、eprocessofdeterminingthefuzzyrulesofship’Strack．Finally,thesimulationsindifferentseaconditionsan