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船舶航迹智能控制系统的研究

作　者: 王继森
导　师: 刘胜
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 航迹控制电液伺服系统模糊控制遗传算法
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 144次
引　用: 5次
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内容摘要

随着人们对海洋资源不断的开发和利用,作为海上运输工具的船舶向大型化和高速化发展,海上交通密度不断加大,航行安全越来越受到威胁,因而对船舶的运动控制提出了更高的要求。对于长时间航行来说,航迹控制十分必要,它可以减少船员劳动强度,增加安全性。本文提出了一种基于遗传算法优化模糊规则的直接式航迹控制方法。首先,建立了船舶操纵运动的模型,根据舵电液伺服系统的组成建立了舵机的模型。船舶航行过程中,海浪对船舶航行会产生直接影响,因此对海浪干扰也进行了建模。其次,航迹控制是本文的关键,因此分析航迹控制的基本原理、航迹控制方案、航迹计算,为设计航迹控制器做好理论准备。再次,PID控制器主要是适用于有精确数学模型的线性系统,而对于船舶运动这类无法建立精确模型的非线性系统,PID控制不在适用,因此设计了模糊控制器来解决这个问题。然后,针对在设计模糊控制器的过程中,模糊规则的获取有很大的主观性和不确定性。从能量损耗和航迹控制精度的角度选取系统的性能指标,提出了用遗传算法优化模糊规则以改进模糊控制器的控制性能。最后,在多种海情不同遭遇角下对船舶航迹控制系统进行了仿真。给出了PID、模糊、GA-FC三种控制系统的仿真曲线和统计值,并进行了对比。结果表明经遗传算法优化后的模糊控制器,控制精度高,船舶到达计划航线的时间短,而且可以节省系统的能量损耗。用遗传算法优化模糊规则是一种有效的方法。

船舶航迹智能控制系统的研究

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