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基于模糊控制的智能船舶航迹控制研究
| 论文题名： | 基于模糊控制的智能船舶航迹控制研究 |
| 关键词： | 智能船舶;航迹控制;模糊控制器;虚拟力场法;防碰撞算法 |
| 摘要： | 船舶作为几千年以来海上交通最重要的工具，如今也成为了中国面向世界的其中一张名片。近年，我国发布了《中国制造2025》，把高技术船舶作为重点发展领域之一加快推进，船舶行业智能化已成为船舶航运领域发展的趋势。《智能船舶规范》基本囊括了智能船舶所应具备的所有功能，其中处于首位的就是智能航行。无论是军用，还是民用船的航行控制都与船舶和乘员的安全息息相关，这体现了船舶的智能航迹控制研究的重要性与必要性。 本文针对航迹控制系统进行研究，首先对被控对象建模，采用近年广泛采用的类机器人建模方法。该方法可以限定其运动能力的极限值，又能将船舶的运动特性表现出来，非常适合航迹运动控制类算法在其基础上进行仿真实验。此外为提高仿真的有效性和真实性，本文也针对干扰项进行了讨论与建模。 其次，为了完成智能系统的构建，本文给出了所涉及的模糊控制的基本理论及模糊推理的构成方式，讨论了搭建模糊控制系统的核心方法。同时，也将模糊方法论与其他控制方式结合，设计新的控制方式来控制船舶航迹，以期使航迹控制工程具有一定的智能水平。 再次，本文根据模型构建一套PID控制系统和模糊自整定PID控制系统，并分别进行航迹控制MATLAB仿真，对比和分析两种系统的控制效果。同时在加入干扰的情况下进行仿真分析，并对模糊控制器的仿真效果进行一定的优化。 最后，本文将虚拟力场法融合进模糊控制理论，设计一种新的模糊控制方法并应用在船舶航迹控制系统中。该方法既有能力处理静态障碍，同时也可以规避运动障碍的基于模糊逻辑的防碰撞算法。算法使用的模糊专家规则是严格按照国际海上避碰规则公约来制定的，验证了方法的有效性。同时在系统中增加的外界条件的约束，观察系统的稳定性和可行性能否达到实际要求。 |
| 作者： | 魏臻宇 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 刘利强;周祖洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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