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船舶自主航行虚拟测试场景研究进展 被引量：2
1
作者 陈立家 王凯 +3 位作者 黄立文 李胜为 周欣蔚 刘岩值 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期25-37,共13页
自主航行能力系统性测试、验证与可靠性评价是智能船舶产业化应用的重要前提。为明确不同测试对象对于自主航行测试场景的需求,对自主航行测试场景的测试对象、场景定义、构建方法和测试方式进行梳理。依据测试对象和场景需求的特点,将... 自主航行能力系统性测试、验证与可靠性评价是智能船舶产业化应用的重要前提。为明确不同测试对象对于自主航行测试场景的需求,对自主航行测试场景的测试对象、场景定义、构建方法和测试方式进行梳理。依据测试对象和场景需求的特点,将场景构建方法分为真实数据提取、机理建模重构、数据驱动衍生和优化搜索采样方法,对比阐述不同场景构建方法的性能和所生成场景的特点,并结合算法验证优化、性能评估和安全验证等不同测试需求分析场景构建方法所存在的问题。研究结果表明:实际应用要求测试场景构建技术充分关注测试场景结构体系的完备描述、场景组合爆炸和场景系统动力学演化问题。未来的研究应重点关注异质交通场景发展趋势,丰富智能船舶测试理论和方法体系,为智能船舶的研究成果产业化应用奠定理论与技术基础。 展开更多
关键词 智能船舶 船舶测试 自主航行 测试场景 场景定义 场景生成 场景重构
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基于改进鸟群算法的舰船管道路径设计方法 被引量：1
2
作者 林焰 辛登月 +2 位作者 纪卓尚 李铁骊 王文双 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期27-37,共11页
针对鸟群算法易陷入局部最优解的问题,本文提出一种多维度自由粒子改进鸟群算法,并基于FPBSA算法提出了一种舰船管道路径设计方法。提出一种编码方法,采用莱维飞行替代鸟群算法的随机搜索过程,增强算法寻优能力;设计一种多维度自由粒子... 针对鸟群算法易陷入局部最优解的问题,本文提出一种多维度自由粒子改进鸟群算法,并基于FPBSA算法提出了一种舰船管道路径设计方法。提出一种编码方法,采用莱维飞行替代鸟群算法的随机搜索过程,增强算法寻优能力;设计一种多维度自由粒子用于精准寻优,解决算法在处理多维度问题时容易陷入局部最优解的问题;给出一种新的分支管道处理策略,并给出了一种可用于求解单管道、分支管道混合布置设计的舰船管道路径设计方法。对比实验结果表明:FPBSA算法在相同条件下收敛速度提升了约80%,证明了所提算法的高效性和其卓越的快速收敛性能。同时,通过仿真案例和UTS实际案例进一步证明了所提算法的实用性和可靠性。研究成果可以为实际舰船的管道布置设计提供依据和支撑。 展开更多
关键词 舰船 管道 路径设计 莱维飞行 多维度自由粒子 UTS模型
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A^(*)与NSGA-II融合的船舶气象航线多目标规划方法 被引量：1
3
作者 李元奎 索基源 +3 位作者 于东冶 张新宇 杨放 杨雪锋 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期288-295,共8页
[目的]面向我国智能航运和气象导航国产化的发展要求,提出一种基于A^(*)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)融合的船舶多目标航线规划方法,以适应复杂多样的远洋航行任务。[方法]通过将A^(*)算法引入至NSGA-II中引导搜索方向加快算法收敛速... [目的]面向我国智能航运和气象导航国产化的发展要求,提出一种基于A^(*)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)融合的船舶多目标航线规划方法,以适应复杂多样的远洋航行任务。[方法]通过将A^(*)算法引入至NSGA-II中引导搜索方向加快算法收敛速度,然后通过构建环境数据模型和目标函数,采用跨太平洋航线对模型和算法进行仿真验证。[结果]仿真结果表明:设计的模型和算法可求解得到分布均匀、多样化的Pareto最优航线解集,所有航线均可以顺利躲避大风浪区域,且可根据决策者需求选择船舶最适航线。[结论]所提方法可用于多约束条件下的船舶远洋航线优化,求解符合航次目标的航线,从而降低营运成本、提高航运效率,对船舶气象导航和未来船舶智能航行具有一定的支撑作用。 展开更多
关键词 气象航线 多目标优化 A^(*)算法 NSGA-II 智能航行 遗传算法
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基于网格归一化Astar算法的船舶管路布置 被引量：2
4
作者 林焰 张乔宇 楼建迪 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期79-88,共10页
为解决船舶管路布置方法中目前存在的依靠人工经验调节算法参数,权重系数的设置量级差距较大,以及求解布置方案单一的问题,提出一种网格归一化Astar (GNAstar)的布置方法.首先,采用包围盒和网格法建立数学模型.其次,通过分支管路拆分、... 为解决船舶管路布置方法中目前存在的依靠人工经验调节算法参数,权重系数的设置量级差距较大,以及求解布置方案单一的问题,提出一种网格归一化Astar (GNAstar)的布置方法.首先,采用包围盒和网格法建立数学模型.其次,通过分支管路拆分、网格标记值和父子网格搜索策略,使每一路径节点由不同目标的归一化权重值来共同决定,将传统Astar算法仅考虑长度的目标扩展成包括长度、弯头消耗和安装适用性的管路综合布置目标.最后,通过仿真案例将GNAstar算法与传统Astar算法进行对比分析,并以船舶机舱内不同管路系统为例,与文献中的蚁群算法和粒子群-Astar算法开展进一步比较.结果表明,GNAstar算法可获得有效的工程解,设计人员可通过设置不同目标的归一化权重系数来获得相应的布置方案. 展开更多
关键词 船舶管路 布置优化 Astar算法 网格归一化
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基于人工智能技术的海上无人驾驶船舶自动避障方法 被引量：2
5
作者 叶磊 李建喜 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期186-189,共4页
为将复杂海洋避障问题简单化处理,提出人工智能技术的海上无人驾驶船舶自动避障方法,根据障碍物的位置,实时调整船舶的航向,确保船舶在航行过程中始终避开障碍物。构建无人驾驶船舶的动力以及运动学模型,模拟其在海上的运行情况;采用人... 为将复杂海洋避障问题简单化处理,提出人工智能技术的海上无人驾驶船舶自动避障方法,根据障碍物的位置,实时调整船舶的航向,确保船舶在航行过程中始终避开障碍物。构建无人驾驶船舶的动力以及运动学模型,模拟其在海上的运行情况;采用人工智能技术中的改进人工势场法,综合考虑障碍物对船舶的斥力以及目标点为船舶的引力,计算船舶所受总势场,将总势场的方向视为船舶避障操作的预设航向,设计基于PD控制器的避障控制方法,以实际航向与预设航向之间的偏差及其变化率为输入,输出舵机舵摆角度,实现船舶的自动避障。实验结果显示,该方法可以实现多障碍物密集分布环境和复杂动态障碍物场景下的自动避障,保障无人驾驶船舶的海上安全航行。 展开更多
关键词 人工智能 无人驾驶船舶 海上避障 多障碍物
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Stacking算法对凝给水系统故障诊断的适用性研究 被引量：1
6
作者 陈砚桥 孙彤 顾任利 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第1期138-142,共5页
针对船用凝给水系统设备之间耦合关系较强,对该系统的研究只是选取部分参数而并非像设备一样基本涵盖全部特征参数,且该系统在实际运行过程中可以通过自调节来掩盖某些已发生的故障从而无法准确形成运行参数和故障间的映射关系这一现状... 针对船用凝给水系统设备之间耦合关系较强,对该系统的研究只是选取部分参数而并非像设备一样基本涵盖全部特征参数,且该系统在实际运行过程中可以通过自调节来掩盖某些已发生的故障从而无法准确形成运行参数和故障间的映射关系这一现状,以传统单一机器学习算法为基础,通过拓展建立针对Stacking算法的多分类器性能评价指标,准确寻找运行参数和故障之间的映射关系,解决了多分类器性能评价难题。并利用样本数据设计出比较Stacking算法和单一算法综合性能的试验方法,验证了Stacking模型在凝给水系统故障诊断任务中的适用性和优越性。 展开更多
关键词 凝给水系统 Stacking算法 故障诊断
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基于多级节流配置的大压降通海系统低噪声优化设计
7
作者 方超 肖龙洲 +2 位作者 马骏 俞健 蔡标华 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期50-54,共5页
针对某型号船舶通海系统大压降工况下节流噪声突出的问题,基于多级节流设计理论,根据系统特性提出三级节流的低噪声优化设计方案。采用二维流场数值计算的方法,快速验证三级节流降噪方案的可行性。对优化前后系统的流场进行数值计算,结... 针对某型号船舶通海系统大压降工况下节流噪声突出的问题,基于多级节流设计理论,根据系统特性提出三级节流的低噪声优化设计方案。采用二维流场数值计算的方法,快速验证三级节流降噪方案的可行性。对优化前后系统的流场进行数值计算,结果表明阀后流体强烈的气蚀及湍流得到有效控制。优化前后对比试验结果表明,优化后系统流噪声降低5.6 dB,节流噪声抑制效果显著,对船舶大压降通海系统噪声治理具有重要指导意义。 展开更多
关键词 多级节流 节流噪声 气蚀 优化设计
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限制水域智能船舶安全航速自适应控制方法
8
作者 吴兵 苏鑫 刘佳仑 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1349-1356,共8页
针对大型船舶航速低时乘潮历时长、航速高时下沉量大的问题,本文提出了一种乘潮潮时和下沉量双重约束的智能船舶安全航速自适应控制方法。通过对比分析不同航速推算公式,引入BarrassⅡ型公式,研究了船舶航行下沉量与最大安全航速的关系... 针对大型船舶航速低时乘潮历时长、航速高时下沉量大的问题,本文提出了一种乘潮潮时和下沉量双重约束的智能船舶安全航速自适应控制方法。通过对比分析不同航速推算公式,引入BarrassⅡ型公式,研究了船舶航行下沉量与最大安全航速的关系。基于四自由度船舶运动模型,结合富裕水深和乘潮航行需求,构建了动态安全航速约束框架。通过动态约束与非线性模型预测控制,设计了安全航速约束的代价函数,并使用Lyapunov函数证明稳定性,实现了在内河水深吃水比受限情况下的航速自适应控制。在长江吴淞口仿真环境中,验证了控制器的有效性,5种增益矩阵下的平均乘潮路程完成率为98.84%,且控制器能根据船舶运动状态和环境调整航速,始终保持在安全范围内。所提出方法能根据水深实现动态航速控制,并满足大型船舶乘潮航行需求。 展开更多
关键词 智能船舶 船舶下沉量 乘潮航行 动态约束 安全航速 自适应控制 非线性模型预测控制 轨迹跟踪
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智能驱动,操控未来:智能船艇技术的探索与实践
9
作者 王鸿东 刘佳仑 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期1-2,共2页
智能船艇操纵与控制是平台执行具体任务的基础功能,是水路交通与海洋工程领域智能化转型升级的关键技术。它融合了船海工程、人工智能(AI)、自动控制、通信导航、系统工程等学科领域的先进成果,可提升船艇航行的决策规划、运动控制能力... 智能船艇操纵与控制是平台执行具体任务的基础功能,是水路交通与海洋工程领域智能化转型升级的关键技术。它融合了船海工程、人工智能(AI)、自动控制、通信导航、系统工程等学科领域的先进成果,可提升船艇航行的决策规划、运动控制能力。目前,我国智能船艇操纵与控制技术成熟度处于TRL5~TRL7级,已在各类民用和军用场景下进行实测验证、产业迭代和推广应用,并针对大型化平台、高海况环境和特种作业任务等场景需求,持续深入开展研究。 展开更多
关键词 决策规划 水路交通 自动控制 特种作业 智能驱动 技术成熟度 系统工程 通信导航
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大型船舶海水开式冷却系统管网水力特性仿真研究
10
作者 张晓阳 刘毅 +3 位作者 潘锦平 马军 周炫 张宇伦 《船海工程》 北大核心 2025年第2期46-52,共7页
为验证某大型船舶海水开式冷却系统自身阻力及运行工况对各类冷却末端用户供水流量和压力的影响。通过兆龙消防工程CAD软件,建立冷却系统管网三维模型,计算管网流场及水力特性,分析不同工况下冷却用户的流量及压力偏差。通过对冷却供水... 为验证某大型船舶海水开式冷却系统自身阻力及运行工况对各类冷却末端用户供水流量和压力的影响。通过兆龙消防工程CAD软件,建立冷却系统管网三维模型,计算管网流场及水力特性,分析不同工况下冷却用户的流量及压力偏差。通过对冷却供水系统管网的优化分析,得出用户数量、用户冷却水流量、泵布置位置、水灭火系统上下环管破裂情况、管路阻力等对系统管水力特性和流量、压力分配比例的影响。目前系统配置的20台海水冷却泵全部开启可支撑管网系统正常工作,满足各冷却用户的冷却水流量需求;环状管网结构比较有利于分散管网上的水流和路径,对于抵抗局部管网破裂这类事故有较高的韧性和可靠性。 展开更多
关键词 大型船舶 冷却水系统 水力特性 仿真研究
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某冷媒水管网系统泄漏诊断
11
作者 周炫 马军 +3 位作者 舒星宇 罗立晟 徐新华 谢军龙 《船海工程》 北大核心 2025年第2期39-45,共7页
针对某冷媒水管网系统的泄漏问题,提出一种应用压力变化率分析法进行泄漏诊断及简单定位的方法。通过模拟管网在不同泄漏点及不同泄漏量下的运行情况,获取不同泄漏工况下管网各节点(支路两端)的压力变化率,分析结果表明,当某支路发生泄... 针对某冷媒水管网系统的泄漏问题,提出一种应用压力变化率分析法进行泄漏诊断及简单定位的方法。通过模拟管网在不同泄漏点及不同泄漏量下的运行情况,获取不同泄漏工况下管网各节点(支路两端)的压力变化率,分析结果表明,当某支路发生泄漏,该泄漏支路的供水端或回水端的测压点的压力变化率最大,由此可以确定泄漏点所在的支路。压力变化率的值与距泄漏点的远近、管道尺寸、泄漏量大小都有关。3%可以作为该管网测压点的压力变化率的阈值,用于判断泄漏的发生。 展开更多
关键词 冷媒水系统 泄漏诊断 泄漏特性 压力变化率分析
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基于改进DQN算法的船舶全局路径规划研究
12
作者 关巍 曲胜 +1 位作者 张显库 胡彤博 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期107-114,共8页
[目的]为提升实际海域环境下船舶航行路径的经济性与安全性,提出一种改进深度Q网络(DQN)算法的船舶全局路径规划方法。[方法]首先,引入优先经验回放机制赋予重要样本更高的权重,提升学习效率;然后,再通过决斗网络和噪声网络改进DQN的网... [目的]为提升实际海域环境下船舶航行路径的经济性与安全性,提出一种改进深度Q网络(DQN)算法的船舶全局路径规划方法。[方法]首先,引入优先经验回放机制赋予重要样本更高的权重,提升学习效率;然后,再通过决斗网络和噪声网络改进DQN的网络结构,使其对特定状态及其动作的价值评估更加准确,并同时具备一定的探索性和泛化性。[结果]实验结果表明,在马尼拉附近海域环境下,相比于A^(*)算法和DQN算法,改进算法在路径长度上分别缩短了1.9%和1.0%,拐点数量上分别减少了62.5%和25%。[结论]实验结果验证了改进DQN算法能够更经济、更合理地规划出有效路径。 展开更多
关键词 船舶 运动规划 DQN算法 优先经验回放(PER)
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激光雷达数据驱动下无人船障碍物感知定位研究
13
作者 赵越 王仁强 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第12期55-58,共4页
为提升无人船的海洋环境感知能力,助力路径规划、避障决策等工作顺利开展,研究激光雷达数据驱动下无人船障碍物感知定位方法。通过无人船搭载激光雷达采集航行环境机激光雷达点云数据,经坐标转换至无人船坐标后,结合姿态仪数据进行坐标... 为提升无人船的海洋环境感知能力,助力路径规划、避障决策等工作顺利开展,研究激光雷达数据驱动下无人船障碍物感知定位方法。通过无人船搭载激光雷达采集航行环境机激光雷达点云数据,经坐标转换至无人船坐标后,结合姿态仪数据进行坐标优化,并通过坐标映射构建变尺寸栅格地图,运用基于DBSCAN算法的数据挖掘方法去除海杂波干扰以精准感知障碍物,通过多假设跟踪模型和卡尔曼滤波器实现障碍物定位与动态跟踪。结果表明,该方法能有效利用激光雷达数据感知障碍物信息,并准确跟踪障碍物位置变化,具备良好稳定性。 展开更多
关键词 雷达数据 无人船 障碍物 感知定位
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某大型舰船厨房烹饪过程的油烟扩散特性模拟研究
14
作者 黄允灿 吴宇威 +3 位作者 邓希 王少鹏 王飞飞 徐新华 《船海工程》 北大核心 2025年第2期171-174,180,共5页
采用计算流体力学方法对两种油烟机吸烟口高度结构形式下的舰船厨房内部烹饪过程空调环境及油烟颗粒收集率进行模拟分析。结果表明,厨房烹饪过程产生的热量基本在炉灶上部区域,少量热量会扩散到烹饪人员工作区。烹饪产生的油烟颗粒物被... 采用计算流体力学方法对两种油烟机吸烟口高度结构形式下的舰船厨房内部烹饪过程空调环境及油烟颗粒收集率进行模拟分析。结果表明,厨房烹饪过程产生的热量基本在炉灶上部区域,少量热量会扩散到烹饪人员工作区。烹饪产生的油烟颗粒物被油烟机排出或沉积在厨房壁面的比例分别为65%~78%和22%~65%,油烟颗粒基本能被油烟机捕获排出。当油烟机下边缘下移0.35 m后,烹饪过程产生的油烟颗粒物相比于高排烟口更容易被油烟机收集。因此,在实船设计中,应尽可能地下移油烟机排烟口的高度,使其能直接抽取烹饪过程产生的油烟颗粒。 展开更多
关键词 舰船 数值模拟 油烟扩散 舱室环境
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数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究
15
作者 熊勇 周思文 +1 位作者 王显飞 吕志远 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期232-246,共15页
[目的]针对存在船舶模型参数未知、外界扰动未知以及舵机约束等问题,提出一种基于数据驱动的在线辨识船舶参数,迭代解析计算最优控制量的航迹跟踪控制方法。[方法]构建双螺旋桨船的三自由度动力学方程,通过采集船舶的运动数据,设计扩张... [目的]针对存在船舶模型参数未知、外界扰动未知以及舵机约束等问题,提出一种基于数据驱动的在线辨识船舶参数,迭代解析计算最优控制量的航迹跟踪控制方法。[方法]构建双螺旋桨船的三自由度动力学方程,通过采集船舶的运动数据,设计扩张状态观测器-多新息递推最小二乘交互式算法。再将辨识得到的船舶运动模型在采样周期内近似为定常线性模型,将船舶航迹跟踪问题转变成带约束和干扰的线性二次型优化控制问题。通过引入加权矩阵与罚函数,构建包含轨迹误差、外界干扰量和控制量约束不等式的二次型性能指标,并运用精细积分法获得矩阵黎卡提微分方程的解析解,得到有限时间状态调节器的迭代计算式。[结果]实现了在线辨识船舶运动模型参数和估计未知扰动,并设计出一种“启动后不用管”的航迹跟踪控制算法,降低了参数辨识和控制算法对实验设计的严格要求。[结论]通过Matlab数值仿真分析权重矩阵Q,R和S对航迹跟踪精度的影响,验证了参数辨识和控制算法的有效性。 展开更多
关键词 无人艇 操纵性 运动控制 数据驱动 扩张状态观测器 精细积分法 线性二次型状态调节器
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基于低-高增益反馈控制和扩张状态观测器的双体船垂向稳定研究
16
作者 张军 申琦清 +1 位作者 任俊杰 刘志林 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期300-308,共9页
[目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和... [目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和纵摇运动的耦合、波浪扰动等视为集总扰动,将其扩张为3个虚拟状态量,设计HOESO提高扰动估计精度,并将估计值用于前馈补偿。其次,提出低-高增益反馈控制实现垂向运动的闭环稳定,减少低增益反馈控制的保守性,并保证T形翼和压浪板附体输入满足约束。最后,利用Matlab搭建的双体船垂向稳定控制系统进行仿真。[结果]仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制垂荡和纵摇运动幅度,提高垂向运动的稳定性。垂荡位移减小了49.47%,纵摇角减小了53.83%。[结论]该研究成果可为多体船的稳定控制提供参考,且具有一定的实际工程应用意义。 展开更多
关键词 船舶 运动控制 反馈控制 双体船 垂向稳定控制 扩张状态观测器
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基于改进DDPG算法的无人船自主避碰决策方法
17
作者 关巍 郝淑慧 +1 位作者 崔哲闻 王淼淼 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期172-180,共9页
[目的]针对传统深度确定性策略梯度(DDPG)算法数据利用率低、收敛性差的特点,改进并提出一种新的无人船自主避碰决策方法。[方法]利用优先经验回放(PER)自适应调节经验优先级,降低样本的相关性,并利用长短期记忆(LSTM)网络提高算法的收... [目的]针对传统深度确定性策略梯度(DDPG)算法数据利用率低、收敛性差的特点,改进并提出一种新的无人船自主避碰决策方法。[方法]利用优先经验回放(PER)自适应调节经验优先级,降低样本的相关性,并利用长短期记忆(LSTM)网络提高算法的收敛性。基于船舶领域和《国际海上避碰规则》(COLREGs),设置会遇情况判定模型和一组新定义的奖励函数,并考虑了紧迫危险以应对他船不遵守规则的情况。为验证所提方法的有效性,在两船和多船会遇局面下进行仿真实验。[结果]结果表明,改进的DDPG算法相比于传统DDPG算法在收敛速度上提升约28.8%,[结论]训练好的自主避碰模型可以使无人船在遵守COLREGs的同时实现自主决策和导航,为实现更加安全、高效的海上交通智能化决策提供参考。 展开更多
关键词 无人船 深度确定性策略梯度算法 自主避碰决策 优先经验回放 国际海上避碰规则 避碰
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温度变化下弯管流固耦合振声特性影响分析
18
作者 李永正 娄月新 +2 位作者 李佳一 吴启 夏茂龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第16期20-27,共8页
针对舰船高温管路系统出现异常振动噪声的问题,需要研究温度变化对管路振声特性的影响。首先采用大涡模拟结合FW-H方程的方法,通过流体计算得到弯管的流场特性和流噪声声压级,分析管路在不同温度下的速度场分布、压力场分布和流噪声声压... 针对舰船高温管路系统出现异常振动噪声的问题,需要研究温度变化对管路振声特性的影响。首先采用大涡模拟结合FW-H方程的方法,通过流体计算得到弯管的流场特性和流噪声声压级,分析管路在不同温度下的速度场分布、压力场分布和流噪声声压级,揭示了流场的分布特征和流噪声的总声压级随温度变化影响。然后采用模态分析和流固耦合的方法,通过数值模拟得到弯管的固有频率和振动速度,分析高温与常温下管路的模态结果与流激振动特性,揭示结构固有频率和振速总级随温度变化的影响。最后为减小中低频段内高温管路流激振动的影响,添加支撑进一步优化结构的振动水平。 展开更多
关键词 弯管 流噪声 流激振动 流固耦合 大涡模拟
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融合概率地图法的改进蚁群优化算法无人水面船路径规划
19
作者 白响恩 刘迪 徐笑锋 《上海海事大学学报》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
针对传统蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,对传统ACO算法进行改进,使其适用于无人水面船(unmanned surface vehicle,USV)在复杂和真实海域环境下的全局路径规划。利用概率地图法(probab... 针对传统蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,对传统ACO算法进行改进,使其适用于无人水面船(unmanned surface vehicle,USV)在复杂和真实海域环境下的全局路径规划。利用概率地图法(probabilistic roadmap method,PRM)规划的路径作为ACO算法初始信息素分布的依据,提高算法收敛速度;设计同时考虑路径长度和方向性的启发函数,避免传统ACO算法陷入局部最优;加入转角启发函数,减少传统ACO算法拐点数;引入障碍物密度启发函数,提高传统ACO算法规划路径时感知障碍物的能力;利用三次B样条曲线对规划的路径进一步优化,提高路径的平滑性。仿真实验表明:在不同规模的栅格地图上和真实海域环境下,改进ACO算法在拐点数和迭代次数上具有明显优势,且稳定性较好。所提出的改进ACO算法在航海实际应用中具有重要意义。 展开更多
关键词 无人水面船(USV) 路径规划 蚁群优化(ACO)算法 概率地图法 真实海域
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基于生物启发模型的欠驱动AUV协同编队终端滑模控制
20
作者 李志豪 董早鹏 +2 位作者 刘伟 盛金亮 孙蓬勃 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期262-271,共10页
[目的]针对存在外界环境干扰以及模型不确定的欠驱动AUV协同编队轨迹跟踪控制问题,提出一种基于生物启发模型的终端滑模(BFTSMC)编队控制方法。[方法]首先,利用微分跟踪器平滑领航艇的艏向角,通过领航—跟随者的编队控制方法生成跟随艇... [目的]针对存在外界环境干扰以及模型不确定的欠驱动AUV协同编队轨迹跟踪控制问题,提出一种基于生物启发模型的终端滑模(BFTSMC)编队控制方法。[方法]首先,利用微分跟踪器平滑领航艇的艏向角,通过领航—跟随者的编队控制方法生成跟随艇的期望轨迹;其次利用反步法推导出虚拟期望速度以镇定AUV的位置误差,并采用生物启发模型,对虚拟速度控制律进行平滑处理,减少前期系统的抖振和降低对控制器的计算复杂程度;然后设计基于反正切函数的固定时间非奇异终端滑模控制器,使得整个编队系统更快收敛;最后为了减少外界环境干扰和模型不确定性带来的复合干扰,采用基于最小学习参数法的神经网络(MLP-RBF)进行补偿。[结果]相比于积分滑模控制,所提出的控制方法可使整个AUV编队系统更快、更精确地跟踪上参考轨迹。[结论]所设计的编队控制算法能够实现对AUV的三维轨迹跟踪。 展开更多
关键词 自主水下航行器 领航—跟随者法 生物启发模型 神经网络 滑模控制 编队控制
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