船舶航向操纵参数自整定模糊控制仿真

船舶航向操纵模糊控制是船舶航行的自动化的一项新的控制技术，船舶在海上航行，由于受到浪水流和气象等环境影响，受到的干扰相当复杂，船舶运动的数学模型在不同海域海情和吃水不同时，模型参数变化是时变的，非线性的，常规的ＰＩＤ自动舵不能好保持航向，模糊控制是基于熟练舵工的操舵经验，总结成语言表达的控制规则，根据模糊集合理论，利用航向偏差，航向变化率主输入量，应用模糊控制理论，确定舵角控制量，实现航向保持，它     

基于LS-SVM的船舶航向模型预测控制

针对船舶动态性能具有较强的非线性、大惯性及时变性的特点,采用具有RBF核函数的最小二乘支持向量机(LS-SVM),利用其可以任意逼近非线性模型的良好特性实现对船舶模型有效辨识,得到船舶航向控制系统的非线性逼近模型,并将其与模型预测控制方法相结合,将最小二乘支持向量机辨识得到的系统模型作为预测模型,并将系统模型进行线性化并用线性预测控制方法求得解析的控制律,实现对船舶航向的预测控制,达到良好航向保持目的。仿真结果表明,最小二乘支持向量机降低了计算复杂度,且有较快计算速度,在小样本情况下具有良好的泛化能力;基于最小二乘支持向量机的船舶航向预测控制系统对外界干扰及模型参数摄动均具有较好的适应能力以及良好的控制性能。     

船舶航向保持变论域模糊–最小二乘支持向量机复合控制

针对船舶航向运动具有强非线性,并受各种不确定随机干扰的作用,提出了基于最小二乘支持向量机与变论域模糊逻辑的船舶航向保持复合控制方案,该控制方案利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力建立船舶操纵系统的逆动力学模型,引入协调控制因子,与变论域模糊控制复合形成控制闭环,提高控制系统的控制精度和鲁棒性.仿真结果表明,本文所设计的航向保持控制系统效果良好,对海情的变化具有较好的自适应能力.     

基于GM(0,2)模型的灰色PID自动舵设计

考虑到船舶航向控制系统模型中存在参数不确定和外界干扰不确定性,比较在不确定项影响下灰色PID控制算法优点和传统PID控制算法的缺点,利用野本模型作为船舶航向控制系统的模型,提出了基于GM(0,2)模型船舶航向灰色PID自动舵的控制算法,并且利用VC++.NET进行了仿真研究,仿真结果显示灰色PID设计的自动舵能够很好地控制航向。     

船舶航向调节的变结构控制

本文首先对船舶操纵运动方程进行处理，引入干扰通项，得出有干扰情况下适于变结构控制的一阶线性Ｋ一Ｔ方程；然后采用变结构控制理论并利用趋近律的概念对一沿海船的航向调节进行控制，并针对变结构控制理论在船舶操纵应用中的来回操舵问题提出改进办法。     

船舶航向控制器设计与仿真

详细论述了船舶航向控制器的设计与仿真.首先,在MATLAB的Simulink环境中构建船舶航向控制系统的仿真模型,然后通过仿真分析来确定航向控制器的关键参数,最后进行调试.     

基于自适应广义预测控制的船舶航向保持

提出了基于自适应广义预测控制的船舶航向保持算法,将控制算法应用到船舶航向控制系统,仿真结果证实了算法的有效性.     

满秩分解最小二乘法船舶航向模型辨识

为了解决标准遗忘因子最小二乘法在线辨识船舶航向模型参数漂移和发散问题,考虑到船舶在实际航行中存在海洋环境扰动和数据欠激励的情况,提出并验证了一种基于满秩分解的递推最小二乘法.用实船数据进行船舶航向模型参数辨识,将辨识结果与标准遗忘因子最小二乘算法、多新息最小二乘法、最小二乘支持向量机的辨识结果进行对比,验证了满秩分解有...     

鲁棒H∞滤波器在AUV航向控制中的应用仿真

研究设计了一个鲁棒H^∞滤波器来解决自治水下机器人（AUV）航向控制系统中部分难以测量状态变量的估计问题，并将其应用在AUV的航向控制系统中．建立了自治水下机器人在体坐标系下水平面运动的运动方程，并在特定的工作点对方程进行了线性化处理，得到了自治水下机器人的控制设计模型．基于线性矩阵不等式（LMI）方法对AUV航向控制系统设计了一个鲁棒H^∞滤波器，并对该滤波器应用于AUV航向控制系统进行了仿真试验．仿真结果表明，该鲁棒H^∞滤波器能够较好地抑制测量噪声的影响，较准确地估计出系统的状态变量，能够提高AUV航向控制系统的控制品质．     

基于离散模糊多模型的船舶航向控制器设计

应用模糊控制系统探讨船舶航向控制器设计问题.建立船舶航向控制系统的离散T-S模糊模型,并基于输入采用双交叠模糊分划的模糊控制系统的性质,通过在最大交叠规则组中构造分段离散型Lyapunov函数,提出一个新的判定闭环离散T-S模糊控制系统稳定性的充分条件,该条件仅需在每个最大交叠规则组中分别寻找各自公共的正定矩阵.较之以往稳定性判定方法,所提出的方法不仅克服了需要寻找一个公共矩阵的不足,而且也大大减少了求解Lyapunov不等式的个数.应用并行分布补偿方法(PDC)设计一种船舶航向离散模糊控制器.仿真例子验证了此方法的有效性和优越性.     

鲁棒H∞滤波器在AUV航向控制中的应用仿真

研究设计了一个鲁棒H∞滤波器来解决自治水下机器人（AUV）航向控制系统中部分难以测量状态变量的估计问题，并将其应用在AUV的航向控制系统中．建立了自治水下机器人在体坐标系下水平面运动的运动方程，并在特定的工作点对方程进行了线性化处理，得到了自治水下机器人的控制设计模型．基于线性矩阵不等式（LMI）方法对AUV航向控制系统设计了一个鲁棒H∞滤波器,并对该滤波器应用于AUV航向控制系统进行了仿真试验．仿真结果表明，该鲁棒H∞滤波器能够较好地抑制测量噪声的影响，较准确地估计出系统的状态变量，能够提高AUV航向控制系统的控制品质．     

航向保持鲁棒最小二乘支持向量机控制

考虑到船舶航向控制中,存在的大量不确定因素及对控制系统的实时性要求,提出一种基于鲁棒最小二乘支持向量机(RLSSVM)的船舶航向保持控制方案.该控制策略充分利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力、自学习适应能力和并行信息处理能力,并与H~2/H~∞鲁棒控制算法相结合,优势互补,形成闭环控制.仿真结果表明,该系统对海情的变化有良好的自适应能力,鲁棒性强,实现了航向保持精确控制.     

风速风向的解算方法研究

为了提高船舶航行中风速风向的测量精度,提出一种风速风向测量误差解算方法。首先利用WXT520气象仪测量风速和风向,因为这其中包含了舰船的航速、航向以及舰船船体倾斜所引入风速、风向的测量误差,所以需要对其进行解算,包括对水平风速的补偿和真风速解算。利用倾角传感器测量船体的姿态补偿水平风速,根据风的来向,确定测量的数据是否有效,再进一步对这些有效数据进行三角换算,由相对风速测量值求解出相对风速真值;进而利用航速和航向,根据三角关系,解算出真风速和真风向。     

无人帆船最大航速控制的风帆攻角研究

风帆侧推力影响帆船阻力和航向稳定性,从而影响航速乃至使帆船失去航向.为使无人帆船在稳定航行中保持最大航速,对侧推力影响下帆船航速的风帆攻角作用规律进行研究.采用CFD技术对风帆空气动力特性进行数值模拟,获得风帆作用力系数曲线;基于响应型三自由度船舶操纵分离(MMG)方法建立目标帆船运动仿真模型,生成侧推力影响下不同风况和攻角对应的帆船航速簇曲线,分析获得无人帆船最大航速控制的风帆攻角策略.研究结果为无人帆船风帆攻角控制器的设计提供了理论参考.     

非线性船舶航向控制器Backstepping设计

讨论了Backstepping（反向递推）设计方法在船舶航向控制器设计中的应用问题，基于诺宾（Norbin)非线性船舶模型，应用反向递推方法，成功地设计出非线性航向控制器。Matlab Simulink仿真试验表明，Backstepping（反向递推）算法可以有效克服船舶的非线操作特性，从而达到较好的航向跟踪效果。     

广义预测控制用于猎雷舰CGF操舵行为建模

操舵行为建模是猎雷舰CGF仿真系统动力控制层的关键模型,操舵行为的优劣决定了猎雷舰完成猎雷作战航迹规划任务的质量,进而影响战术决策目标的实现.猎雷舰动力系统具有非线性、时滞、随机扰动等特点,传统控制方法难以保证稳健的航迹跟踪性能.针对仿真系统的控制层仿人建模需求,综合考虑航迹跟踪和航向保持,采用广义预测控制方法来模拟猎雷舰的航渡战术操舵行为,进行航迹跟踪,辅以仿人转向时机决策方法,改善航向保持性能,建立了海流中跟踪预定航迹的操舵行为模型.仿真结果表明了该控制模型能跟踪任意航线,在海流中有较高的位置跟踪精度和良好的鲁棒性,完全能满足仿真系统的需求.     

波浪中船舶运动的仿真及预报研究

为了更好地进行船舶在高海情下运动状态的研究,以大型船舶为对象采用教学模型和计算机仿真的方法,根据船舶在波浪中的频域六自由度运动方程,研究了船舶在海浪中各种航速、航向、海情下横摇的运动规律,并对结果进行了分析和仿真对比,指出了船舶运动预报方法中存在的问题.通过仿真实例,可以更好的对船舶在海浪中的运动状态进行调整,能够有效的保证船舶安全运行.     

基于神经网络的非线性船舶航向自适应逆控制

考虑船舶航向控制模型中存在的非线性,本研究在模型参数未知的情况下,基于神经网络非线性滤波器,构建了非线性船舶航向的在线自适应逆控制系统.通过对"The R.O.V Zeefakkel"散装船的仿真研究,证明了该自适应算法的有效性,系统在显著改善动态响应性能的同时,具有良好的鲁棒性和扰动消除能力.     

舵减摇控制系统的开环增益成形设计

针对船舶航向/舵减横摇控制系统的特点,提出了一种新的设计方案.对舵减横摇控制回路,基于开环增益成形的思想,通过指定闭环灵敏度函数的幅频特性形状,得到相应的舵减横摇控制器.在设计过程中不但考虑了对象的非最小相位特性,还分析了Bode积分定理对性能的约束条件,在系统的性能和控制输出之间进行了折衷,给出了一组优化设计结果.对航向控制回路,应用混合灵敏度问题设计了H∞航向控制器.设计指标是在保证船舶能很好的跟踪航向指令的前提下尽可能的减小艏摇控制回路和横摇控制回路之间的耦合作用.仿真结果表明,所设计的舵减摇控制系统满足性能要求,取得了较高的减摇率,而且横摇运动对航向的影响很小.通过对摄动后的对象进行仿真,进一步验证了系统具有很好的鲁棒性.     

船舶零航速减摇鳍升力测量研究

船舶零航速减摇鳍是指在来流速度为零的流场中依靠鳍的主动摆动产生升力,以对抗海浪的作用力,从而减小船舶摇摆的减摇技术。在升力测量中,将升力控制引入零航速减摇技术中,根据实船安装环境几个耦合因素的影响,针对零航速减摇鳍,设计了零航速减摇鳍升力传感器;通过反馈信号合成算法,合成的升力信号有足够的精度,证明所设计系统能够满足船舶零航速减摇的要求。