BP神经网络应用于船舶减摇鳍控制系统的仿真研究.pdf

《BP神经网络应用于船舶减摇鳍控制系统的仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、智能控制技术《电气自动化~72ot1年第33卷第2期BP神经网络应用于船舶减摇鳍控制系统的仿真研究罗德红(1．中船重工集团第七0四研究所，上海200031；2．上海交通大学，上海200030)摘要：由于波浪的不可预测性、强非线性的特点，导致船舶的横摇运动很难被精准预测。如何更高效地控制船舶的横摇运动，一直是困扰人们的难题。该文研究了臧摇鳍系统数学模型并将BP神经网络应用于船舶减摇鳍控制系统，使基于PID控制的传统减摇鳍能更加高效地工作，减摇效果更好，通过MATLAB／Simulink仿真分析研究证明了结论的正确性。关键词：BP神经网络减摇鳍控制仿真【中网分类号]TP18[文献标识码

2、]A[文章编号]1000—3886(2011)0243025-03ApplicationOfBPNeuralNetworksintheControlSystemofShipFinStabilizerLu0Deh0ng，(1．ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute，Shanghai200031，China；2．ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China)Abstract：Thefeatureofwavesisunpredictable、stronglynonlinear，SOshiproll

3、ingmotionisdificultytobeprecisionpredicated，howtocontrolshiprollingmotionmorehigheficiencyisadificultyproblem．ThepaperresearchesthemathematicalmodeloffinstabilizeranddescribestheapplicationofBPneuralnetworksatthefinstabilizer，scontrolsystem．TheconclusionisthattheapplicationofBPneuralnetworksob

4、tainnlorepreferableefectivenessthanthefinstabilizerbasedonPIDcontrolonly，thesimulationverifiestheconclusion．Keywords：BPneuralnetworksFinstabilizercontrolsimulation过大量的分布式连接，形成了分布式存储、并行处理、自适应学习I’引吾等功能。近30年来神经网络的研究发展非常迅速．在模式识别、船舶在风浪巾航行时，在波浪扰动的作用下，会产牛横摇、纵图像处理、预测管理、控制及优化等方面都取得了很好的应用。摇、升沉等各种运动．其中横摇

5、最为剧烈，为改善乘客和船员的生神经网络一般由神经元模型、网络结构和学习算法三个要素共同活、作条件，提高船舶适航性，同时减少加在装载货物及设备上决定，其中学习算法有很多种，从神经网络的拓扑结构上可分为的附加惯性力，提高机械设备使片j效率、可靠性及装载货物的安前馈型网络和反馈网络，本文选定BP(backpropagation反向传令忭，人们发明了多种减摇设备，如减摇鳍、舭龙骨、减摇水舱、减播算法)神经网络作为工具进行研究，BP神经网络采用并行网络摇陀螺、移动再物等等，它们均町在不同层度上减轻船舶在航行结构，包括输入层、中间层(隐含层)和输出层，BP算法学习过程lil『的横摇运动，其中减

6、摇鳍是一种减摇效率最高，应用也最为J、‘包括前向信息传播和反向误差传播，输入信号经中间层传到输出泛的减摇装置。层形成输出信号，信号传递时网络的权值不变，如果在输出层无H前减摇鳍控制系统中多采用基于PID控制的控制器，而且法得到期望输出，则转入反向误差传播，误差信号从输出端反向绝大多数控制器的PID参数为预先设定值。而波浪作为船舶的传递，在次过程中误差反馈对网络权值进行调节，通过对权值的主要外界扰动信号，其生成_及变化情况非常复杂，波浪具有很强不断调整使误差值变为最小。BP神经网络有很强的非线性映射的随机性、非线性，同时影响PID控制器参数的原冈如船舶本身及泛化能力，其三层网络可实现

7、对任意函数或映射，BP神经网络的装载量、小同的航行海域等也常常发生变化，为使得减摇鳍的作为一种成熟网络类型被广泛应用。其基本结构如图1所示：PID控制器更_力lI高效，其参数必须随外界情况变化变化，同时神经网络是由神经元构成，神经元模型一般包括连接权09一它最后具有在线学习及预测能力，基于这样的背景，今文提出将nBP神经网络引入减摇鳍控制系统并开展关研究。求和单元∑和非线形激励数(·)组成，非线形激劢函数的作lBP神经网络介绍用足进行非线形映射并限制神经元输出幅度在一