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大型集装箱船舶航向智能控制器及仿真的研究
| 论文题名： | 大型集装箱船舶航向智能控制器及仿真的研究 |
| 关键词： | 船舶航向控制;响应型非线性船舶;运动模型;多模态控制;大型集装箱;智能控制器 |
| 摘要： | 集装箱船舶作为海上运输的主要船型之一,具有大型化,高速化的特点。海洋运输密度的增加,使船舶航行的安全性和经济性遇到很大的挑战,要求大型船舶具有良好的操纵性能和航向控制能力,以保证船舶安全航行和降低营运成本。 本文从MMG模型出发,建立了一种响应型非线性船舶运动数学模型,这种模型相对简单,又能满足仿真对精度的要求。分析了海洋环境对船舶航行的影响,建立了风、浪、流等外界干扰的等效舵角数学模型。 探讨了自抗扰控制器(Activedisturbancerejectioncontroller,ADRC)。分析了ADRC控制器的三个组成部分,并对各部分的参数整定进行分析,给出了一种通用的参数整定方法。 以两艘大型集装箱船为研究对象,进行船舶航向控制的研究。分别讨论了一种优化参数的。PID控制器和ADRC控制器对于船舶航向控制的性能,仿真结果表明在恶劣海况下ADRC自抗扰控制器具有良好的操纵性能和保持航向稳定的性能,并且通过对两艘不同船舶的仿真表明了ADRC控制器在一定范围内对于不同船舶具有良好的通用性。 针对ADRC控制器参数众多,整定困难的缺点,设计了一种单神经元网络,利用单神经元的自学习、自适应功能实现ADRC控制器参数的在线自整定,仿真验证了其可行性。 最后,尝试将一种多模态的控制方式引入到船舶航向控制中,期待得到一种响应速度足够快,又具有良好的鲁棒性和控制品质的航向控制器。将开关控制和单神经元ADRC控制器引入多模态控制策略,设计控制器,并对集装箱实船模型进行仿真验证,结果表明多模态控制器的有效性。 |
| 作者： | 周新亮 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 离晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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