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基于改进船舶自动舵设计的数学模型
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作者 姬中平 王玉威 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期91-95,共5页
传统自动舵在船舶航向控制上仍然存在精度不足的问题,本文提出一种基于改进船舶自动舵设计的数学模型,构建船舶动态模型,设计改进自动舵的整体结构,提出了基于MPC和自适应算法的船舶改进自动舵数学模型设计方案,船舶动态模型为自动舵提... 传统自动舵在船舶航向控制上仍然存在精度不足的问题,本文提出一种基于改进船舶自动舵设计的数学模型,构建船舶动态模型,设计改进自动舵的整体结构,提出了基于MPC和自适应算法的船舶改进自动舵数学模型设计方案,船舶动态模型为自动舵提供基础控制信号,通过信号测量与估计,实现船舶状态的实时反馈,最终实现船舶自动舵的自适应控制。从抗干扰能力和航向跟踪精度对改进自动舵进行仿真和对比,结果表明本文设计的基于自适应控制的改进自动舵在抗干扰能力和航向跟踪精度上都优于传统自动舵。 展开更多
关键词 自动舵 PID 船舶动态模型 自适应控制 航向跟踪精度
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带有舵机特性的船舶航向自动舵DSC-MLP设计 被引量:17
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作者 刘程 李铁山 陈纳新 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期9-14,共6页
为了研究船舶航向非线性系统的自适应自动舵跟踪控制问题,采用T-S模糊系统逼近模型不确定性,将动态面控制与最少学习参数算法结合,提出了一种自适应模糊跟踪控制算法.该算法学习参数少、计算量小,易于工程实现;并且能够避免可能存在的... 为了研究船舶航向非线性系统的自适应自动舵跟踪控制问题,采用T-S模糊系统逼近模型不确定性,将动态面控制与最少学习参数算法结合,提出了一种自适应模糊跟踪控制算法.该算法学习参数少、计算量小,易于工程实现;并且能够避免可能存在的控制器奇异值问题.同时,该算法保证了闭环系统的稳定性,能够使得航向跟踪误差任意小.仿真结果验证了控制器的有效性. 展开更多
关键词 船舶 航向自动舵 模糊控制 动态面控制 最少学习参数算法
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基于航向自动舵实船环境模拟的海浪扰动模型研究 被引量:7
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作者 刘勇 李文魁 +2 位作者 陈永冰 周岗 于长龙 《海军工程大学学报》 CAS 2002年第5期60-62,66,共4页
以航向自动舵实船模拟环境的建立为背景,讨论了等效到舵叶舵角上的海浪扰动数学模型的建立,并通过仿真,分析了各种因素对海浪扰动的影响.
关键词 航向自动舵 实船环境模拟 舰船 数学模型 海浪扰动
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船舶自动舵的单神经元自适应 PID/PSD 控制 被引量:10
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作者 程启明 万德钧 黄林 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1997年第6期133-137,共5页
船舶自动舵的单神经元自适应PID/PSD控制程启明万德钧黄林(东南大学仪器科学与工程系,南京210018)对于恒速航行的水面船舶来说,可只考虑偏航等因素.由船舶操纵性理论,只考虑首向角φ作为输出,舵角δ作为输入,可得... 船舶自动舵的单神经元自适应PID/PSD控制程启明万德钧黄林(东南大学仪器科学与工程系,南京210018)对于恒速航行的水面船舶来说,可只考虑偏航等因素.由船舶操纵性理论,只考虑首向角φ作为输出,舵角δ作为输入,可得运动方程为[1]T1T2φ…(t... 展开更多
关键词 船舶 自动舵 单神经元 自适应控制
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船舶自动舵和自动避碰算法仿真测试平台的研究 被引量:15
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作者 尹勇 张秀凤 张显库 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期56-58,66,共4页
采用MatLab的Simulink工具箱和实船实验测试船舶自动舵和自动避碰算法,存在风险大、调试周期长、费用高的缺点。基于全任务船舶操纵模拟器,研究可用于测试船舶自动舵算法和自动避碰算法的仿真测试平台。详细介绍了该测试平台的体系结构... 采用MatLab的Simulink工具箱和实船实验测试船舶自动舵和自动避碰算法,存在风险大、调试周期长、费用高的缺点。基于全任务船舶操纵模拟器,研究可用于测试船舶自动舵算法和自动避碰算法的仿真测试平台。详细介绍了该测试平台的体系结构、系统功能、接口设计,并以船舶航迹保持算法为例仿真测试了该算法对一艘商船的控制效果。该平台已成功应用于船舶自动舵和自动避碰算法的测试。 展开更多
关键词 仿真测试平台 自动舵算法测试 自动避碰算法测试 船舶操纵模拟器
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船舶自动舵算法测试仿真系统 被引量:5
6
作者 沈海青 李铁山 +1 位作者 郭晨 李荣辉 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第4期1-5,共5页
为克服船舶自动舵实船测试中存在的风险大、调试周期长和费用高的缺点,并且方便科研人员对自动舵控制算法进行研究;以国际标准电子海图为显示平台,采用三自由度的Manoeuvring Mathematical Model Group(MMG)船舶数学模型,设计实现能提... 为克服船舶自动舵实船测试中存在的风险大、调试周期长和费用高的缺点,并且方便科研人员对自动舵控制算法进行研究;以国际标准电子海图为显示平台,采用三自由度的Manoeuvring Mathematical Model Group(MMG)船舶数学模型,设计实现能提供与海上实际情况相近的船舶自动舵算法测试仿真系统,并详细说明该系统的构架、功能、控制接口和界面设计。以自抗扰航迹自动舵控制算法为例,在该系统上进行仿真测试,结果表明:该系统对测试自动舵算法的有效性有很大帮助,对自动舵算法的研究很有意义。 展开更多
关键词 船舶工程 电子海图 船舶 自动舵 测试 仿真系统
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船舶自动舵陆上仿真系统的研制 被引量:11
7
作者 周永余 陈永冰 +1 位作者 李文魁 周岗 《船海工程》 北大核心 2007年第1期118-121,共4页
介绍一种新颖的自动舵陆上仿真系统的设计方案、功能、特点及软件的设计特点,该系统采用数字模拟与物理模拟相结合的方法,解决了自动舵的陆上闭环工作及航向、舵角、航迹的动态仿真难题。
关键词 船舶自动舵 仿真 航向 航迹
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基于遗传算法自动舵模糊控制研究 被引量:8
8
作者 马壮 万德钧 黄林 《中国航海》 CSCD 北大核心 1999年第2期94-98,共5页
本文采用遗传算法对模糊控制规则进行优化,并将之应用于船舶自动舵控制系统中。经过仿真证明。
关键词 船舶 自动舵 模糊控制 遗传算法 计算机
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船舶航迹自动舵的神经网络控制方法研究 被引量:7
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作者 程启明 万德钧 陈熙源 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期371-375,共5页
本文提出了一种船舶航迹保持的在线神经网络控制器。该控制器能用舵角控制航迹偏差,它去除了对船舶运动模型的辨识过程,它也不需“教师”或离线训练。为克服船舶过冲引起的航迹偏差等缺点,还设置了适当的训练目标。仿真结果表明该控... 本文提出了一种船舶航迹保持的在线神经网络控制器。该控制器能用舵角控制航迹偏差,它去除了对船舶运动模型的辨识过程,它也不需“教师”或离线训练。为克服船舶过冲引起的航迹偏差等缺点,还设置了适当的训练目标。仿真结果表明该控制器具有很好的控制精度、动态特性和鲁棒性。 展开更多
关键词 船舶操纵 自动舵 神经网络 航迹保持
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基于反馈线性化的船舶自动舵模糊滑模控制 被引量:6
10
作者 张元涛 石为人 +1 位作者 李建立 邱明伯 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2337-2341,共5页
针对船舶航向自动舵控制系统的非线性数学模型,应用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统等价为完全可控型线性化模型,然后设计了滑模变结构控制器,并利用模糊控制器实现了滑模趋近律的参数自整定,设计方法简单可行。仿真结果表... 针对船舶航向自动舵控制系统的非线性数学模型,应用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统等价为完全可控型线性化模型,然后设计了滑模变结构控制器,并利用模糊控制器实现了滑模趋近律的参数自整定,设计方法简单可行。仿真结果表明,所设计的模糊滑模控制器能够快速准确地跟踪设定航向,并对参数摄动和外界风浪干扰具有很强的鲁棒性,同时消除了系统的抖振现象,优于传统的滑模控制。 展开更多
关键词 船舶自动舵 反馈线性化 模糊控制 滑模控制 趋近律
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舰船自动舵教学训练辅助系统设计 被引量:3
11
作者 马海瑞 钟云海 +1 位作者 胡宏灿 蔡烽 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第2期229-232,244,共5页
针对实验室条件下自动舵不具备实船航向信号激励、无法感知操舵响应等问题,设计并实现了自动舵教学训练辅助系统,通过搭建系统控制台用于采集舵角信息并设定主机速级,调用舰船运动数学模型控制罗经信号单元向自动舵提供动态航向信号,实... 针对实验室条件下自动舵不具备实船航向信号激励、无法感知操舵响应等问题,设计并实现了自动舵教学训练辅助系统,通过搭建系统控制台用于采集舵角信息并设定主机速级,调用舰船运动数学模型控制罗经信号单元向自动舵提供动态航向信号,实现"自动舵-舰船-罗经"的闭环联动运行,支持自动、随动和手动等多种操纵模式,使训练科目更加符合实战化要求。已应用于舰艇航海指挥等专业教学,充分发挥了实验室现有装备的教学效能,对于提升教学对象的任职能力具有较强实用性。 展开更多
关键词 自动舵 教学训练 航向 操纵
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船舶自动舵控制算法仿真测试平台 被引量:11
12
作者 张国庆 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2013年第2期1-5,21,共6页
为了方便科研人员进行船舶运动控制算法研究,采用Visual Basic 6.0开发了一套基于Norrbin六自由度非线性船舶运动数学模型的船舶自动舵控制算法仿真测试平台。该平台提供了标准的输入、输出数据接口,用户据此编写航向保持控制算法,不限... 为了方便科研人员进行船舶运动控制算法研究,采用Visual Basic 6.0开发了一套基于Norrbin六自由度非线性船舶运动数学模型的船舶自动舵控制算法仿真测试平台。该平台提供了标准的输入、输出数据接口,用户据此编写航向保持控制算法,不限编程语言和控制算法类型。大量的航海计算、船舶运动数学模型、海况干扰、海图显示、曲线显示、航线规划、报警等程序由测试平台给出。测试结果可与内设算法进行比较,并以简易海图、数字、曲线、综合性能指标的形式显示。以自行设计的航向保持PD控制器作为外接控制器对本系统进行测试,结果令人满意。本测试平台具有界面友好、简洁易用、成本低廉的优点。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 自动舵 控制算法 测试 平台
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神经模糊控制在船舶自动舵中的应用 被引量:4
13
作者 汪明慧 余永权 曾碧 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2010年第8期2261-2264,共4页
针对常规模糊自动舵由于受船舶控制过程的非线性、时变性以及风浪干扰等因素影响,模糊控制规则和隶属函数需要校正,利用神经网络的自学习能力,用神经网络去实现模糊控制,设计自动舵神经模糊控制器,采用BP算法和最小二乘算法的混合学习... 针对常规模糊自动舵由于受船舶控制过程的非线性、时变性以及风浪干扰等因素影响,模糊控制规则和隶属函数需要校正,利用神经网络的自学习能力,用神经网络去实现模糊控制,设计自动舵神经模糊控制器,采用BP算法和最小二乘算法的混合学习算法实现对模糊规则和隶属函数的参数训练,提高控制器的自适应能力。仿真实验表明所设计的控制器有效可行,适应船舶在风浪干扰环境下的控制性能要求。 展开更多
关键词 神经模糊控制 自动舵 混合学习算法
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基于粒子群优化的船舶PID自动舵的改进 被引量:3
14
作者 刘宏达 李殿璞 马忠丽 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期197-200,共4页
受生物免疫反馈过程的启发,利用模糊逻辑的适应性,提出一种模糊免疫PID控制策略,并以此对传统的PID型航向自动舵进行改进.用一种模糊控制器来模拟免疫系统中的反馈机理,以航行的经济性为目标,采用线性递减权值策略的全局PSO算法,对控制... 受生物免疫反馈过程的启发,利用模糊逻辑的适应性,提出一种模糊免疫PID控制策略,并以此对传统的PID型航向自动舵进行改进.用一种模糊控制器来模拟免疫系统中的反馈机理,以航行的经济性为目标,采用线性递减权值策略的全局PSO算法,对控制器进行参数优化.并对比2种采用免疫PID控制器的系统组成方案,指明适用于船舶航向控制的控制系统形式.实验仿真结果表明:该控制器能很好地根据船舶动态特性的变化,自动地进行适应性免疫调节,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点. 展开更多
关键词 粒子群优化 免疫机理 船舶自动舵 控制系统形式
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自动舵电路板故障测试系统研究 被引量:3
15
作者 李天伟 李正友 黄谦 《中国测试》 CAS 北大核心 2013年第2期77-80,共4页
针对自动舵故障电路板需要返厂测试的问题,设计自动舵电路板便携式故障测试系统。在分析自动舵电路板故障测试需求的基础上,采用专用接口电缆和测试软件而复用数据采集系统的方法,仅用少数硬件就实现了多块电路板的测试;基于神经网络方... 针对自动舵故障电路板需要返厂测试的问题,设计自动舵电路板便携式故障测试系统。在分析自动舵电路板故障测试需求的基础上,采用专用接口电缆和测试软件而复用数据采集系统的方法,仅用少数硬件就实现了多块电路板的测试;基于神经网络方法设计自动测试软件,能够定位电路板常见故障;采用Measurement Studio和Visual Studio联合编程的方法,设计了辅助信息丰富的故障诊断程序界面。实践表明:该系统具有成本低、体积小、功能强的特点,可在船上直接对电路板进行故障测试。 展开更多
关键词 MEASUREMENT STUDIO软件 神经网络 自动舵 电路板 故障测试
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船舶自动舵控制技术的发展 被引量:5
16
作者 陈雪丽 程启明 《南京化工大学学报》 CAS 2001年第4期101-105,共5页
介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法 ,船舶自动舵可分为 4个发展阶段 ,即机械舵、PID舵、自适应舵和智能舵 ,其中智能舵为目前最先进的自动舵 ,它又分为专家系统。
关键词 船舶操纵 自动舵 PID控制 自适应控制 智能控制
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闭环增益成形算法在船舶自动舵中的应用 被引量:3
17
作者 张显库 贾欣乐 《中国航海》 CSCD 北大核心 1999年第2期89-93,共5页
根据船舶自动舵闭环频谱要求,给出一种新的基于闭环增益成形的控制算法,新算法从设计的根本上保证控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能,从理论上可推出船舶航向PD控制是新算法的特例,新算法设计过程简单。
关键词 船舶 自动舵 闭环增益成形 算法 鲁棒性
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船舶自动舵系统中滑膜控制器的PID优化设计 被引量:6
18
作者 敖茂尧 陈婷 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第12X期181-183,共3页
操舵系统在舰船动力系统中占据重要地位,能够确保舰船航行的有效性,与舰船行驶需求相适应。其中,舵能够对舰船方向功能加以把握,若要转舵亦或是对障碍物躲避,就需要操舵。其中,手动操舵系统使用最为常见,主要是利用手动操舵开关对电磁... 操舵系统在舰船动力系统中占据重要地位,能够确保舰船航行的有效性,与舰船行驶需求相适应。其中,舵能够对舰船方向功能加以把握,若要转舵亦或是对障碍物躲避,就需要操舵。其中,手动操舵系统使用最为常见,主要是利用手动操舵开关对电磁阀开闭进行直接控制,以达到操舵的目标。本文研究了自动舵系统的PID控制优化措施,通过提高操舵的精准度,将PID技术应用于船舶自动舵系统的滑膜控制器中,能够显著提升自动舵系统的综合性能。 展开更多
关键词 自动舵 PID 滑模控制
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H_∞自动舵鲁棒性的海试验证 被引量:1
19
作者 张显库 贾欣乐 蒋丹东 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期147-149,共3页
给出了H∞ 鲁棒自动舵在阳澄湖号油轮上实际海试的结果 ,证明了该自动舵能够抑制海况干扰 ,具有良好的控制性能 ,对航速变化等产生的船舶模型摄动 ,具有良好的鲁棒性能 .
关键词 船舶 自动舵 H∞控制 鲁棒性 航迹控制
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基于小生境免疫算法的船舶FNN自动舵设计 被引量:2
20
作者 刘宏达 马忠丽 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期190-193,共4页
结合隔离小生境技术的特点和免疫遗传算法的全局收敛特性,提出一种基于小生境免疫遗传算法的模糊神经网络控制器优化设计方法,并将其用于船舶自动舵的设计.隔离小生境能有效解决局部和全局收敛的矛盾,可以解决船舶运动控制的FNN控制器... 结合隔离小生境技术的特点和免疫遗传算法的全局收敛特性,提出一种基于小生境免疫遗传算法的模糊神经网络控制器优化设计方法,并将其用于船舶自动舵的设计.隔离小生境能有效解决局部和全局收敛的矛盾,可以解决船舶运动控制的FNN控制器难于设计以及传统BP学习算法易于陷入局部收敛的不足.将神经网络结构辨识器作为船舶的辨识模型,船舶运动模型采用二阶非线性方程,模糊神经网络控制器为主控制器,对船舶航向运动控制系统进行仿真研究.结果表明,在船舶无干扰和存在随机干扰的情况下,由此设计的船舶自动舵控制系统均能使船舶转向控制无超调,跟踪快,与BP学习算法相比控制效果更趋于为理想,可以进一步提高航行的性能. 展开更多
关键词 小生境 免疫算法 模糊神经网络 船舶自动舵
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