船舶自动舵的研究

给出了用适应式ＰＩＤ及Ｈ∞鲁棒控制算法实现的船舶自动舵的研究结果；自动舵具有保持航向和航迹功能；适应式ＰＩＤ算法是根据船舶流行时的天气、海况、负载及航偏角大小改变ＰＩＤ比例、积分、微分系数以适应船舶航行需求；Ｈ∞鲁棒控制算法是藉助ＭＡＴＬＡＢ软件包的鲁棒控制工具箱，应用Ｈ∞控制理论的Ｓ／Ｔ／ＫＳ混合灵敏度问题设计船舶航向保持控制器；航迹算法采用自动航行方式以使船舶始终航行在计划航线的允许偏差带内；     

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。     

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.     

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。     

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。     

舵的自适应时间最优控制设计

自动舵是船舶的必需设备,目前广泛使用的自适应舵大都以减小由操舵和偏航所产生的附加阻力为性能指标.作者提出一种以"时间最短"为性能指标的自适应舵设计方案,当船舶出现航向偏差时,该控制器控制舵叶使船舶在最短的时间内过渡到指定的航向.     

港口航道和码头通航安全评估

为了满足对福建液化天然气站线10万t级液化天然气船舶码头工程通航安全评估需求,就通航安全评估工作中的船舶操纵模拟器运用、船舶运动数学模型的建立、电子海图和码头CAD数据转换及叠加、虚拟通航环境生成、评估仿真模拟试验方案的设计与实施以及船舶航迹带生成系统等关键技术问题进行简要的论述.且运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统,对10万t级液化天然气船舶的航行安全问题进行仿真模拟,并对模拟仿真结果进行分析评价,进而提出通航安全方面的合理化建议.     

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。     

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。