船舶航迹保持算法的研究与实现

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1、哈尔滨丁拌人学硕十学位论文摘要随着航运事业的发展，船舶朝着大型化、高速化、智能化方向发展。超大型船舶在航行时，具有很大的惯性，对船舶的操纵控制要求高。另一方面，航运量的不断增大，船舶航行密度越来越大，航道及港口变得相对狭窄，船舶操纵变得更加困难和复杂。为保证安全，提高航行的经济性，对船舶的操纵性能提出了更高的要求，因而有必要采用新的控制理论和技术，研究性能更好的船舶操纵控制策略。船舶运动模型是研究船舶运动操纵和控制的基础，针对船舶模型的非线性、时变性和不确定性的特点，本文讨论了船舶操纵运动非线性

2、和线性数学模型，同时给出了风、浪、流干扰模型和相应的船舶操纵运动仿真结果。传统的PID自动舵需要精确的船舶控制模型来得到好的控制效果，但在实际当中，精确的船舶模型是很难得到的。为了解决这一问题，本文讨论了利用神经网络学习理论结合PID算法而形成的神经元PID、神经元自适应PSD和神经网络PID控制算法并将之应用到了船舶的航向控制中，且应用MATLAB7．0下的仿真工具SIMULINK6．0对其进行仿真。仿真结果表明，此三种方法与对象的数学模型无关：在存在海风、海浪和海流干扰情况下，这三种方法都能

3、达到明显比传统的PID算法好的航向控制效果，而且从船舶运动的复杂性与其数学模型的不确定性来看，基于系统辨识的神经网络PID控制要优于另外两种算法。最后本文分析研究了船舶航迹保持原理，介绍了航迹控制的两种实现方法即直接法与间接法的相关知识，并对间接法控制方案的相关环节进行控制算法的研究与实现，重点是设计相关控制器的结构和参数，最后进行仿真并得出了相关结论。关键词：自动舵；航向控制；航迹控制；PID算法；神经网络控制哈兔：滨一溺警大学殒七学位论文警；iiiii置嗣薯II'——Ill"'iiABSTR

4、ACTAlongwiththedevelopmentofshippingbusiness，shipsa辩becomingbigger,fasterandmoreintelligent．Becausethereisprodigiousinertiawhenabiggershipissailing，thehi曲performanceofmaneuverisdemanded．Ontheotherhand，withtheincreaseofshipnumberandtheappearanceofspec

5、ialships，thesea．1aneandtheportarebecomingrelativenalTOW．Itisbecomingmorecomplicatedandmoredifficult。Toensuresafetyandraiseeconomic,itiSnecessarytoadoptthenewcontroltheory,controlstrategyandtechnique-Theshipmotionmodelsalethebasisofresearchingship'smo

6、tionmaneuveringcontr01．Aimedatthecharacteristicsofships，suchasnon-linearity,time—varying，uncertainty,thenon—linearityandlinearitymathematicsmodelsofshipmotionalediscussedinthedissertationfirstly．Moreover,theenvironmentmodelsofnoisesuchaswind，oceanwav

7、eandcurrentarealsogiven．ThoughconformationoftraditionalPIDAlgorithmisverysimple；itisextremelydependupontheaccuratemodeiofthecontroller．Toinvolvethisproblem，NeuralNetworkAlgorithmcombinedthePIDAlgorithmformataNeuronPIDAlgorithm，aNeuronPSDAlgorithmofad

8、aptiveControlandaNeuralNetworkPIDAlgorittunwhichareusedinshipcourse-keepingcontrolsys{锄，andtheyareimitatedbySIMULINK6．0ofMATLAB7．0．Theimitatedresultsindicatethatthesethreekindsofmethodsisindependentofthemathematicsmodelofship。Undertheinterferencesoft