潜艇水平面运动的非线性滑动控制

对潜艇运动模型进行了合理简化,考虑了横向速度对航向角速度的耦合影响,对非线性系统直接进行控制规律的综合,研究了潜艇航向调节和航迹保持两种控制问题．得出的滑动控制规律物理机理明确,算法简单,易于实现．仿真结果表明,控制效果良好．     

潜艇垂直面运动的非线性滑动控制

对潜艇运动模型进行了合理简化，考虑了水平面与垂直面运动参量的耦合影响，通过运动方程估计垂向速度，对ＭＩＭＯ非线性系统直接进行联合操舵滑动控制规律的设计，研究了潜艇航深稳定和潜浮运动两种控制问题，得出的控制算法简单，易于实现。仿真结果表明，控制效果良好。     

变论域模糊控制在X舵抗干扰操纵中的应用

为了发掘X舵潜艇在持续高强度随机干扰环境下稳定操纵的能力,建立了某型X舵潜艇六自由度运动模型,分析了X舵的操纵规律,在X舵模糊控制主体、智能模糊积分环节及控制权限动态分配三个方面对X舵模糊控制系统进行了设计.仿真计算表明:模糊控制系统在潜艇低频和高频随机干扰力和力矩峰值分别为500 k N和400k N·m的作用下,基本能将深度和姿态稳定在期望值,控制效果明显好于比例积分微分(PID)控制器,但在高频干扰下存在小范围抖振现象.采用变论域思想对模糊控制系统进行改进,对深度、纵倾、横倾和航向的误差变化率采用论域在线调节机制,在同样的干扰环境下能够消除深度和姿态的抖振,实现对潜艇复杂条件下航行的精准稳定控制.     

基于神经网络的潜艇水面航向控制研究

针对水面航行的潜艇易受到风浪高频干扰而产生频繁操舵的问题,提出了采用直接模型参考的神经网络自适应控制方法.在潜艇航向的离线辨识中引入了参考模型,通过参考模型的输出和潜艇模型的实际输出的比较来调整RBF神经网络的权值,以达到潜艇水面航向的自适应控制,并且针对风浪干扰设计了切比雪夫II型滤波器.仿真结果表明:结合切比雪夫II型滤波算法和直接模型参考神经网络自适应控制算法,能够很好地解决潜艇航向控制在海浪干扰下的无效操舵问题.     

大攻角时的潜艇操纵控制技术

在潜艇六自由度空间运动方程基础上,将潜艇的功能子系统分解为航向控制、横倾控制和潜浮控制3个子系统.针对3个功能子系统分别提出了潜艇大攻角非安全运动状态下的非线性鲁棒滑动控制算法,使得潜艇可以在较短的时间内由大攻角非安全运动状态转变为无攻角安全运动状态.在整个自动控制过程中,非线性鲁棒滑模控制器给出的指令舵角合理、无抖动.仿真算例验证了所提出算法的有效性.     

操纵面对潜艇水平面回转横倾角的控制

在一种新型潜艇艏舵－－贝壳舵研究的基础上，用变结构控制方法探讨了如何用操纵面控制潜艇水平面回转时产生的横倾角，重点研究了方向舵、艏舵对横倾角的控制和艉舵对定深的保持，通过仿真比较了多种控制方案的控制效果，得到较好的控制策略和有一定参考价值的艏舵和艉舵操舵规律。     

操纵面对潜艇水平面回转横倾角的控制

在一种新型潜艇艏舵——贝壳舵研究的基础上，用变结构控制方法探讨了如何用操纵面控制潜艇水平面回转时产生的横倾角，重点研究了方向舵、艏舵对横倾角的控制和艉舵对定深的保持．通过仿真比较了多种控制方案的控制效果，得到了较好的控制策略和有一定参考价值的艏舵和艉舵操舵规律     

潜艇垂直面运动的非线性滑动控制

对潜艇运动模型进行了合理简化,考虑了水平面与垂直面运动参量的耦合影响,通过运动方程估计垂向速度,对ＭＩＭＯ非线性系统直接进行联合操舵滑动控制规律的设计,研究了潜艇航深稳定和潜浮运动两种控制问题．得出的控制算法简单,易于实现．仿真结果表明,控制效果良好．     

基于模糊航向制导的AUV航迹控制方法研究

提出了基于模糊航向制导的水下机器人间接航迹控制方法，航向制导环采用模糊算法进行最优艏向实时解算，再以此艏向作为期望航向进行航向控制；为提高系统的鲁棒性和自适应性能，航向控制环采用滑模控制器，最终实现AUV的航迹跟踪，最后，根据此方法进行了航迹跟踪试验，结果表明模糊艏向解算器的航迹控制精度要大大高于PID艏向解算器，并且设计方法易于理解，便于工程设计和应用。     

控制冗余和控制可重构舰艇

提出通过开发控制冗余提高舰艇操纵系统可靠性的思想，给出了控制冗余的严格定义和分类；讨论了控制冗余开发问题及可重构舰艇控制系统的基本结构和原理；研究了控制冗余的配置问题和控制可重构舰艇设计的基本准则，针对潜艇系统进行了具体讨论，提出了一种控制可重构潜艇布局方案，并与常规布局进行了可靠性对比。     

基于模糊逻辑的船舶航向变结构控制研究

运用变结构控制理论设计了船舶航向控制器．为了削弱控制器所带来的抖振，运用模糊逻辑理论对控制器的不连续项进行了修正，从而得到了一种新的基于模糊逻辑的变结构控制器．仿真结果表明：该控制器能对船舶航向进行很好的控制，并具有较强的鲁棒性．     

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。     

船舶航向保持的PID控制

针对船舶在海上航行时存在着航向偏离理想直航线的问题，确定了保持船舶航向稳定性的性能指标，并采用PID控制方法保持船舶航向的稳定性．仿真结果表明该方法是有效的．     

船舶航向控制系统设计中有关问题的研究

研究了船舶航向控制设计中航向控制环与舵机控制间的联结方式,舵机开关控制特性对船舶航行的影响,航向控制的综合优化指标,以及线性控制原则在航向非线性系统中的主要作用,如何体现在2个舵角(初始舵角和反舵角)控制量上等问题,以供船舶航向控制工程设计时参考。     

具有饱和约束的船舶航向非光滑反馈控制设计

针对具有饱和约束的船舶航向控制问题,提出一种基于Lyapunov稳定性理论的非光滑反馈设计实现航向无差控制.该方法结合闭环控制及开环控制两种设计手段,在保证船舶航向控制系统稳定的前提下,克服舵角工作范围约束,可在初始条件已知情况下,保证船舶在任意位置实现无差航向控制.多种情况下数值仿真结果验证了该非光滑设计方法的有效性.     

基于滤波技术的船舶航向控制研究

当海况较高时,海浪干扰力矩远大于船舵控制力矩,通过操舵很难减小航向偏离幅度,导致无效操舵次数增加。本文采用航向滤波的方法对航向信号进行处理,滤除海浪干扰主值频段对航向控制系统的影响,减少航向控制系统对海浪干扰主值频段的响应,从而减少无效操舵,降低舵机能量消耗和磨损。     

潜艇操纵运动的变结构控制

以潜艇操纵运动为对象，用变结构控制方法设计了一种潜艇空间运动的联合控制系统，其中水平面控制系统能对横摇运动施以主动控制，垂直面控制系统采用了自由递阶设计思想，可以有效地抑制运动耦合效应引起的干扰，系统仿真表明，所设计的控制系统动态品质良好，有较强的鲁棒性。     

潜艇垂直面运动的解耦控制

针对潜艇的垂直面的运动控制系统在运动中存在严重的耦合问题 ,忽略潜艇运动特性中非线性因素 ,运用解耦控制方法进行垂直面的运动控制 ,将系统分解为两个SISO系统进行潜艇运动特性分析 ,该控制算法可应用于深水及近水面的潜艇运动控制 ,其控制结果良好 .     

船舶航向的神经网络二阶导数多步预测模糊自适应控制

针对大型船舶控制特性,设计了船舶航向的神经网络二阶导数多步预测模型及其辨识和预测算法,提出基于径向基函数神经网络多步预测模型和模糊小脑模型关节神经网络控制器的大时滞船舶航向模糊控制自动舵方案,解决传统自适应控制中模型的在线辨识和控制器的在线设计问题,以达到对具有大时滞、不确定非线性特性的大型船舶实现高精度输出跟踪控制.仿真结果表明对设定航向具有精确的跟踪控制效果.     

船舶航向控制仿真器的研制

介绍了船舶航向控制仿真器的作用和功能特点,简述了船舶航向控制仿真器的基本原理及PLC实现的基本方法。该船舶航向控制仿真器能够满足IMO和国家海事局规定的驾驶员和值班水手培训任务的需要,提高远洋船舶驾驶员的船舶操纵能力。