船舶拖缆作业时的循线航行和定点定位控制

针对拖缆作业船舶在进行循线航行和定点定位时受到的海洋环境力和拖缆拉力,建立了船舶、拖缆和拖体三者之间耦合的运动数学模型.因其控制系统具有较强的非线性,单独使用模糊控制效果不够理想,所以设计了Fuzzy-PID(Proportion Integration Differentiation)合成控制器.该控制器包含3个模块:大误差切换至Fuzzy控制模块;小误差切换至Fuzzy-I控制模块;微误差切换至Fuzzy-PID控制模块.仿真给出了船舶在扰动情况下循线拖曳时的拖体轨迹,并通过定点定位控制验证了该控制器具有更强的抗干扰性和鲁棒性,能够实现较高精度的定位控制.     

基于正交神经网络的动力定位自适应控制器设计

动力定位船舶在海上进行定点定位作业时不可避免地会受到风、浪、流海洋环境力的干扰,这种持续的环境力扰动会导致船舶在实际定位时产生静态误差,不能准确地到达目标定位点.在利用反步法进行控制器设计时,大多数文献引入自适应积分项用于抵抗外界环境扰动,通过在控制器中加入船舶当前位置与目标位置的偏差积分项估计出外界未知环境扰动,从而达到自适应控制效果.在此基础上,改进了自适应积分项为正交基神经网络项进行控制器设计,以补偿静态误差,实现准确定位.最后通过水池模型试验对比验证了所设计控制器的可行性.     

影响沉桩船舶运动因素分析及分方向定位法的应用

本文重点围绕沉桩定位过程中影响船舶运动因素进行分析,找出船舶的运动规律,并根据船舶运动规律、施工需求,提出了“分方向定位法”,该方法在满足码头施工沉桩的精度情况下,较大幅度提升了沉桩效率,经过实际运用该方法具有简单易操作经济价值高的特点,值得推广.     

基于双模导航定位模块的视频字符叠加系统

为解决船舶在航海中失事时能及时存储视频中的日期、 时间和地点等问题, 设计了一种基于双模导航定位模块的视频字符叠加系统。在阐述双模导航定位模块TD3020C和字符叠加芯片MAX7456结构特点的基础上, 给出视频字符叠加系统的硬件电路设计和软件设计。通过实验得出, 该系统能很好地将双模导航定位模块传回的日期, 时间, 经度和纬度信息叠加在输入PAL（Phase Alteration Line）制的模拟视频中, 可广泛应用于军事、 航海等各种监控系统中。     

ECDIS船位的选择及基于卡尔曼滤波标绘的研究

为了保证船舶航行操纵中使用电子海图显示与信息系统(ECDIS)时,能更精确地标绘出本船与它船构成的危险程度.首先分析了航海雷达和卫星定位导航数据的原理和作用,然后再根据雷达、北斗和GPS卫星导航数据,在操纵船舶避碰时能恰当地选用更高精度的设备.船舶是根据未来船位进行预估危险然后采取行动避碰,卡尔曼滤波方式可预估出未来时刻的船位,通过Matlab仿真得出卡尔曼预估的船位基本上与实际船位误差符合航海要求,因此可用卡尔曼滤波方式进行预判两船是否存在危险.     

基于RSSI的ZigBee加权质心四点定位算法

在CC2431定位实践应用中,基于三角加权质心定位,硬件部署不易实现,精度不能满足实际的需要.文章使用四点定位方法,对算法进行了可行性的优化,解决了基于三角加权质心定位不精确的问题.改进后的方法在实现二维定位的同时提高了定位精度.     

三维空间定位参考点的分布问题研究

针对三维空间定位过程中,对定位的精度要求高以及要求对位置信息响应快的特点,在分析了传统定位算法的基础上,通过对定位过程中产生的误差区域研究发现,空间4个定位参考点按照某种分布可以提高定位精度,更好地提供定位服务.由此提出了空间定位参考点分布定理(DSLRD),设计并实现了在三维空间定位过程中新的定位参考点分布算法(LRND),该算法不仅大量地节省了计算和存储资源,而且保证了定位计算的实时性和准确性.     

遗传算法在船舶动力定位系统中的应用

针对船舶动力定位系统提出了一种基于神经网络的模糊控制模型,它通过神经网络来实现模糊控制的模糊化、规则推理到反模糊化的整个过程,并且采用遗传算法进行网络学习;在此基础上针对船舶的纵向运动进行了仿真实验,结果表明,这种模糊神经网络结构及算法对船舶的动力定位实施具有可行性以及有效性.     

船舶动力定位反步逆最优控制

针对动力定位船舶定点定位过程中的高低频运动特性,设计了一种基于无源滤波的反步逆最优控制器.首先建立船舶的非线性方程,再利用线性化方程对应的Riccati方程对船舶非线性方程进行反步变换,最后基于Lyapunov函数设计了未建模扰动环境力自适应律和渐进稳定的控制律,同时满足了局部性能指标和全局性能指标.该方法从一个新的角度解决定点定位过程中船舶非线性系统最优控制的问题,避免了传统H∞鲁棒控制需要求解Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)方程的问题,保证了整个滤波和控制系统的稳定性.同时还研究了误差和控制权矩阵Q和R对系统性能的影响,确保了船舶低速定位过程中的能耗最优.动力定位船舶定点定位的仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于船舶预报模型的动态定位控制

根据船舶定位的原理和特点，设计了基于ANFIS自适应模糊神经网络预报模型的控制方法．该方法对影响船舶定位的各种无规律运动的海浪、风、水流等因素，通过MISO ANFIS模糊神经网络的结构，给出影响船舶定位的预报模型，从而建立船舶控制模型．以混合式的学习算法为基础，对条件参数采用反向传播算法，而结论参数采用线性最小二乘估计算法来调整参数．使控制快速准确，实现了船舶推进装置的最优控制，达到船舶精确定位的目的．