船舶自动舵控制技术的发展

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,它又分为专家系统、模糊舵和神经网络舵.     

自适应理论在船舶操纵中的应用

根据作者研究的成果和对船舶自动操纵原理的分析,将自适应原理应用于船舶操纵这一当今世界十分活跃的领域作一论述.从自动舵发展到自适应舵,从某些具有代表性的理论到产品,从自适应舵的发展到自适应理论应用于操纵的发展趋势,文中作了较全面的综述.     

自适应自动舵控制系统基本分析方法

提出了一般自适应自动舵控制系统的基本方法，并引用具体实例对其进行分析。     

基于自适应逆控制技术的船舶操纵仿真控制

对自适应逆控制理论中的对象动态控制问题和对象扰动控制问题分别进行了探讨，并且针对船舶模型特性，改进了自适应逆控制的框图，使其能够更好地应用于船舶操纵控制。在算法上用最小二乘法代替LMS(Least Mean Square)算法对船舶进行模型参数辨识和控制器的设计。仿真结果表明，改进后的自适应逆控制算法能适应船舶数学模型的变化，与PID控制相比，这种算法具有动态响应快，抗扰动性好等特点。     

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     

船舶操纵的高斯势函数神经网络PID控制器研究

针对船舶操纵这种非线性、时变参数控制对象,提出了一种采用高斯势函数神经网络的自适应PID控制系统,该系统由2个高斯势函数神经网络组成,其中一个用于船舶运动模型的辨识,另一个用于PID学习控制。文中还提出了广义递归最小二乘学习算法,以便加快网络训练速度。船舶操纵的仿真结果表明此法明显优于传统的PID控制器。     

船舶操纵模型硬件模拟器的设计与实现

船舶操纵模拟器可采用物理仿真、半物理仿真及软件仿真3种方法。设计并实现了船舶操纵的半物理硬件电模拟器。详细地讨论了船舶模型的分解与模拟、舵机模型的模拟、外界干扰叠加的模拟、模拟器的器件选取与实现、外界干扰信号的模拟等。模拟器的实际试验结果表明控制精度高、运行稳定可靠。     

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；     

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。     

关于PID自动舵神经网络控制的研究

提出一种基于神经网络的PID自动舵控制方法。该方法能实时精确地辨识船舶数学模型参数,自动调节PID参数,提高船舶航向保持性能。     

港内操纵大型船舶使用拖轮的探讨

概述了港内大型船舶操纵的特点和典型的运动方式。在模拟计算的基础上，给出了拖轮协助大型船舶在港内进行操纵运动情况的定量数据，所得出的有关拖轮就位位置、拖轮配备数量、协助操船中本船是否需要车舵配合，以及多艘拖轮助操时的组织指挥方面的结论和建议，可供船长和引航员作为实际操船的参考。     

大型船舶的操纵与锚泊

本文通过对大型船舶操纵性的探讨,提出了大型船舶在特殊区域航行和锚泊时应注意的事项。     

船舶操纵模拟器的应用研究

在分析了航行环境，船舶与人构成的运航系统的基础上，介绍了船舶操纵模拟研究的方法与反映航行安全与效率的评判指标，最后以两个具体例子对模拟的方法进行了说明。     

船舶靠离泊操纵数学模型的研究

提出了一种靠泊操纵的数学模型，该模型吸取了日本ＭＭＧ分离建模的思想，以船、桨、舵单独性能为基础，并考虑其各部分之间的相互干涉，同时考虑到靠离泊的运行为低速、大漂特点，对作用于船体上流体力及桨、舵力都提出了相应的算法，并且还给出了附属操纵设备－－拖轮力、缆绳及锚链张力的实用算法，该模型已成功地应用于基于电子海图的船舶模拟器，经有关船长、引水员及专家的验证，效果良好。     

船舶操纵运动中的力学问题及实际应用

船舶操纵性是船舶能根据驾驶者的意图来保持或改变航速、航向和位置的能力.船舶操纵中包含了复杂的力学问题.本文以船体、螺旋桨和舵各自单独的水动力为基础,加上船一桨一舵相互之间的流体干扰,以及风和流的影响,说明并验证了船舶操纵中力学问题的重要性,对船舶驾驶工作有实用价值.     

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。     

船舶操纵模拟器中船舶碰岸检测模型

在介绍船舶操纵数学模型上，给出船舶坐标系，码头坐标系，及世界坐标间的相互转换关系，着重论述操纵模拟 中所采用的碰岸检测模型，该模型在模拟船舶靠离码头时不可缺少的。     

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。