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基于改进遗传算法的船舶航向控制器设计
| 论文题名： | 基于改进遗传算法的船舶航向控制器设计 |
| 关键词： | 改进遗传算法;船舶航向控制器;PID自动舵;最优保存;常数交叉概率;变异概率 |
| 摘要： | 本文系统研究了遗传算法、船舶运动数学模型、PID自动舵，并将其有机结合，应用到船舶航向控制器的设计中。 为了提高遗传算法的收敛速度和改善局部收敛问题，提出了一种反正切自适应遗传算法。为了防止简单遗传算法进化中最优个体丢失，通过最优保存策略，使最优个体得到保留，保证算法收敛;采用多点交叉算子，克服了单点交叉信息交换不充分的缺点;传统遗传算法中的交叉概率和变异概率都是固定常数，收敛速度慢，为此，将遗传算子中的常数交叉概率和变异概率做如下改进:以每代种群的最大、最小和平均适应度为参数，设计了非线性自适应交叉概率和变异概率的函数，用于动态调整交叉概率和变异概率。将改进的算法用测试函数试验，仿真试验的结果证明了其收敛速度快、寻优能力强、有效避免了早熟。 针对传统PID航向控制器参数难以整定，控制效果不理想，超调较大等问题，使用反正切自适应遗传算法调节PID航向控制器参数，使PID控制器达到最佳效果。以期望航向偏差和航向偏差变化率为遗传算法控制器输入，对比例、积分、微分使用二进制编码，通过反正切自适应遗传算法输出解码后的参数值。船舶在期望航向和航向环境发生变化时，PID控制器的参数也得到相应调整，提高了船舶PID自动舵的控制精度。经仿真对比试验，与传统遗传算法PID控制器对比，结果表明，本文设计的控制器性能有较大的提高，响应快，超调小，系统工作稳定，效果更理想。 |
| 作者： | 余婷 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 胡江强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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