航迹自动舵的实船试验研究

阐述了一类航迹自动舵的系统设计,重点介绍了实船试验情况,并通过海试比较了增益规划式ＰＩＤ鲁棒控制及神经网络控制等不同算法的性能,试验结果表明航迹舵在不同海况长时间工作稳定可靠,航迹控制性能良好。     

全任务航海模拟器的航迹保持算法

为满足全任务航海模拟器的功能需要,采用Visual C++重新进行设计,改进了原用C语言实现的船舶航迹自动舵.航迹保持算法采用间接式算法,超出偏差带时采用多模态控制,使船舶回到偏差带以内;航向保持采用常规PID控制算法.仿真结果表明,风力7级时,在超出偏差带或转向时船舶均能自动回到预定航线上,最大航迹偏差为2 n mile.采用VC实现的航迹自动舵可满足航海模拟器的功能要求.     

鲁棒控制工具箱的应用开发

研究ＭＡＴＬＡＢ软件包中鲁棒控制工具箱的Ｈ∞控制器设计的开发并把设计出的控制器应用到船舶自动舵上，仿真结果表明用鲁棒控制工具箱设计的Ｈ∞控制器工作可靠，动态和稳态特性良好，鲁棒性强，具有设计过程简单，物理意义明显，设计结果精确的优点。     

船舶自动舵的单神经元自适应PID／PSD控制

船舶自动舵的单神经元自适应ＰＩＤ／ＰＳＤ控制程启明万德钧黄林（东南大学仪器科学与工程系，南京２１００１８）对于恒速航行的水面船舶来说，可只考虑偏航等因素．由船舶操纵性理论，只考虑首向角φ作为输出，舵角δ作为输入，可得运动方程为［１］Ｔ１Ｔ２φ…（ｔ...     

船舶航向鲁棒PID自动舵设计

以Ｎｏｍｏｔｏ方程作为船舶运动控制系统的模型,给出了船舶航向ＰＩＤ型自动舵的传统设计方法,在考虑到船舶运动模型参数不确定性和外界干扰的不确定性的基础上,建立了含有不确定性项的船舶航向误差控制系统的状态方程,并利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ display structure     

减摇航向自动舵的简捷鲁棒优化控制算法

为使航向自动舵在简捷鲁棒控制的基础上实现舵减摇功能,在小幅度增加控制成本的前提下增强船舶抗风浪能力,设计具有船舶航向保持、航向改变和舵减摇三种工作模式的简捷鲁棒优化控制系统.该系统在船舶运动状态和海况发生变化后,通过检测航向偏差和横摇角的标准差值是否超出设定阈值,进而适时地利用遗传算法优化控制系统参数.以非线性船舶运动模型为控制对象的仿真试验结果表明,该控制系统在船舶横摇自然频率附近较宽频带内减摇效果显著,并具有较好的转向和航向保持性能.控制器参数具有较好的自适应调整能力.     

船舶运动的预测控制

基于广义预测控制，提出了船舶航向保持算法，航迹保持算法，航迹和航向综合保持算法，该算法能及时修正航向，具有很好的航迹航向偏差。     

船舶运动控制仿真平台

ｉｓｕａｌ Ｃ＾＋＋编程建立了船舶运动控制仿真系统,包括各种典型船舶的数据库,具有单机仿真、联机仿真及船舶操纵仿真三种模式,可模拟船舶的航向保持、航迹保持和转向控制等动态,为控制算法的评估和自动舵产品的测试提供了一个仿真试验平台。     

航迹保持指数控制算法

本文讨论了利用航向自动舵实现航迹控制的问题,给出了一种可以通过对航向的控制来保持航迹的指数控制算法,并对该算法的参数整定进行了讨论。最后,对这一控制算法进行了数字仿真。     

基于航迹误差预测模型的船舶自适应控制

为提高船舶控制精度,根据船舶航迹、航向、航速、舵角特性和历史数据,采用卡尔曼滤波进行误差预测估计,利用反传多层感知器自适应网络建立船舶航迹误差预测模型,并采用舵角、航向、航迹三层串级回路系统结构,完成自动舵控制功能.在风浪干扰、改变船舶模型的回转性指数、追随性指数、延迟因子和积分因子情况下,该系统以较少的舵角动作迅速收敛,减小了航迹的波动幅度和次数,使船舶航迹与预定航线更加拟合.仿真结果表明,在模型失配情况下,该系统仍可保持稳定的输出和光滑的控制作用,具有较好的鲁棒稳定性和良好的动态调节品质.     

H∞积分控制在船舶自动舵中的应用

通过一个干扰抑制问题将积分控制引进Ｈ∞设计框架，然后奖之变成Ｈ∞标准问题求解，最后应用于船舶自动舵中，仿真结果表明，船舶自动舵Ｈ∞积分控制器能消除残差，对海况变化的干扰具有抑制作用，对装载变化等产生的船舶模型摄动，具有良好的鲁棒性能。     

船舶操纵的控制技术发展综述

介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法,船舶自动舵可分为４个发展阶段,即机械舵、ＰＩＤ舵、自适应舵和智能舵,其中智能舵为目前最先进的自动舵,它分为专家系统、模糊舵和神经网络舵。     

恒向线航向和航程的精确计算

以地球椭圆体为基础,通过理论公式推导,得出了船舶东西向航行、南北向航行及其他航向航行时恒向线航线的航向和航程的精确计算数学模型,介绍了在各种情况下恒向线航向和航程的求取方法,航向以圆周法度量,航程统一到以法定海里为单位,并给出计算流程框图,便于计算机自动进行航迹推算,该航迹计算模型有较广泛的适用性,无论赤道一侧航行或跨赤道航行均能适用。     

船舶航迹保持的神经网络控制器研究

提出一种船舶航迹保持在线神经网络控制器。该控制器能解决精确的船舶动态模型难以建立的问题,能用舵角同时控制航迹偏差和航向偏差,能通过对控制精度的直接计算来自动地在线训练学习而不需离线训练学习过程。计算机仿真结果表明了该控制器训练方法的有效性和控制的鲁棒性。     

不确定线性系统的鲁棒控制新算法及其应用

针对一类具有不确定线性系统，利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论，提出了一种具有连续性质鲁棒控制新算法，该算法在保闭环系统一致稳定性的基础上，使系统轨迹一致最终指数收到一个指定误差集，最后以船舶航向控制系统为例，在考虑系统参数与外界干据不确定项的基础上，进行了鲁棒控制自动舵设计。     

异构计算系统的表调度式任务映射与调度算法

研究了在异构计算系统（ＨＣＳ）中利用表调度式算法进行任务映射与调度．给出两种异构静态优先级表调度式任务映射算法（ＨＳＰ和ＧＨＳＰ）,以及一种异构动态优先级表调度式任务映射算法（ＢＨＤＰ）．实验结果表明,ＧＨＳＰ算法对于粗中粒度ＤＡＧ的调度效果稍好于ＨＳＰ算法,而ＢＨＤＰ算法对于粗粒度和细粒度ＤＡＧ的调度效果均明显优于ＨＳＰ和ＧＨＳＰ算法．     

H∞控制理论在过热汽温控制中应用的研究

研究了具有延滞不确定系统的鲁棒控制问题．指出该问题可以统一在Ｈ∞框架下进行处理．讨论了权函数的选择,求解Ｈ∞鲁棒ＰＩＤ控制器,并对锅炉过热汽温控制进行了仿真研究,结果表明本文的设计方法是有效的．     

船舶航向非线性系统自适应鲁棒自动舵的设计

考虑船舶航向控制系统模型中存在着非线性，并且在模型参数未知的情况下，利用Lyapunov稳定性理论，提出了一种具有积分功能的自适应鲁棒控制新算法，以5000t级杂货船为例，进行了自适应鲁棒自动舵设计，并利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，结果证明该算法是十分有效的。     

基于STD总线模糊控制航迹自动舵实现

介绍了一种基于ＳＴＤ总线结构的模糊控制航迹自动舵,该自动舵硬件采用ＳＴＤ５０００系列工控机作为主机,含有丰富的输入输出接口;控制方式采用模糊控制,通过仿真证明,船舶可以快速稳定地跟踪航迹,系统具有较好的鲁棒性。     

一种舵阻摇H∞控制器的设计

设计了一种Ｈ∞控制器，可以解决舵阻摇系统对船舶结构及参数具有高度敏感性这个问题，模拟海上航行条件的计算机仿真表明该控制器具有良好的鲁棒特性。