大型船舶航向智能控制的研究.pdf

1、本文針對大型船舶自動舵系統(tǒng)設(shè)計了幾種航向控制器，并由此展開對船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型、自抗擾控制技術(shù)和小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。本文完成的工作也由這三個部分組成。
　　(1)研究了船舶建模MMG理論。本文以XINSHANGHAI號大型集裝箱船作為研究對象，分析作用于船體、螺旋槳、舵上的各種流體動力和力矩，根據(jù)MMG理論建立它們的數(shù)學(xué)模型。然后簡單介紹了船舶在海面上航行時受到風(fēng)、流等干擾力的計算方式。為驗證船舶模型的合理性和可用性，本文根據(jù)實

2、船數(shù)據(jù)在Matlab中進(jìn)行Z形操縱試驗和船舶旋回仿真測試，為下文控制器的設(shè)計和仿真做好準(zhǔn)備。
　　(2)討論了自抗擾控制技術(shù)(ADRC)在大型船舶航向控制中的應(yīng)用。針對經(jīng)典控制理論中的PID控制在其應(yīng)用廣泛的同時也存在不足，自抗擾控制理論提出了加入擾動估計和動態(tài)補(bǔ)償這兩個作為核心功能的改進(jìn)方法。本文根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)誤差的不同組合方式設(shè)計兩種自抗擾控制器，將其用于前面建立的船舶模型，并在三種擾動環(huán)境下進(jìn)行仿真，驗證它們對航向的控制效果。

3、
　　(3)本文引入了小腦模型關(guān)節(jié)控制器(CMAC)理論，研究ADRC和CMAC的復(fù)合智能控制。本部分從介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)原理開始，逐步過渡到對CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的闡述。CMAC是局部逼近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它的學(xué)習(xí)速度快，泛化能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，更適合在實時控制領(lǐng)域中應(yīng)用。本文采用前饋與反饋結(jié)合的復(fù)合控制模式，將CMAC與ADRC相結(jié)合進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，實現(xiàn)被控對象的逆動態(tài)模型。從仿真結(jié)果可以看出，相比于單獨(dú)應(yīng)用的ADRC，復(fù)合控制可以有效地減