欠驱动水面船舶非线性信息融合航迹跟踪控制

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作者 胡洲 王志胜 甄子洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期820-825,共6页

针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制问题,提出了一种非线性信息融合控制算法。将连续的船舶模型转化为非线性离散状态方程,利用信息融合估计定理融合软约束信息、硬约束信息,具体为二次型性能指标函数中包含的期望航迹和控制能量的软约... 针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制问题,提出了一种非线性信息融合控制算法。将连续的船舶模型转化为非线性离散状态方程,利用信息融合估计定理融合软约束信息、硬约束信息,具体为二次型性能指标函数中包含的期望航迹和控制能量的软约束信息,以及船舶状态方程和输出方程的硬约束信息,获得控制量的最优估计。与传统的最优控制方法不同,信息融合控制方法无需求解非线性黎卡提方程。仿真结果表明该算法具有良好控制效果,且对外界环境干扰具有一定的鲁棒性能。 展开更多

关键词 欠驱动水面船舶 信息融合 航迹跟踪 非线性离散系统 跟踪控制 最优控制

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基于输入输出线性化的船舶全局直线航迹控制 被引量：28

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作者 周岗 姚琼荟 +1 位作者 陈永冰 周永余 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期117-121,共5页

针对水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,基于输入输出线性化技术,给出了一类重定义输出变量和采用该输出变量的状态反馈控制律,并得到了保证系统全局渐近稳定的充分条件．数值仿真和模拟试验结果表明,所提出的充分条件能够保证... 针对水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,基于输入输出线性化技术,给出了一类重定义输出变量和采用该输出变量的状态反馈控制律,并得到了保证系统全局渐近稳定的充分条件．数值仿真和模拟试验结果表明,所提出的充分条件能够保证船舶航迹控制全局渐近稳定,设计的控制律具有比较理想的控制效果． 展开更多

关键词 船舶航迹控制 非线性系统 输入输出线性化 重定义输出变量 LYAPUNOV函数

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基于最优控制的船舶航迹全局NPD控制算法 被引量：3

3

作者 周岗 李文魁 +2 位作者 陈永冰 陈阳 贾玉柱 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期143-148,共6页

针对如何设计船舶航迹控制参数达到期望控制性能的问题,围绕给出的船舶航迹控制目标,首先求解了船舶航迹零平衡点局部最优控制的解析解,然后根据船舶航迹控制全局渐近稳定的条件和航迹非线性比例微分(nonlinear proportion derivative,N... 针对如何设计船舶航迹控制参数达到期望控制性能的问题,围绕给出的船舶航迹控制目标,首先求解了船舶航迹零平衡点局部最优控制的解析解,然后根据船舶航迹控制全局渐近稳定的条件和航迹非线性比例微分(nonlinear proportion derivative,NPD)控制的物理意义,设计了船舶直线航迹全局NPD控制算法的解析式,该解析式描述了船舶航迹控制性能与船舶运动参数之间的解析关系,并且保证了船舶航迹闭环控制系统全局渐近稳定。数字仿真验证了航迹NPD控制算法的有效性;进一步的实船试验结果表明,根据航迹NPD控制解析式设计的航迹控制器达到了期望的控制精度和性能。 展开更多

关键词 船舶自动驾驶系统 船舶航迹非线性比例微分控制 全局渐近稳定 船舶航迹控制的解析式

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基于微分平滑的欠驱动船舶航迹控制 被引量：15

4

作者 韩冰 赵国良 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第6期709-713,727,共6页

对于欠驱动船舶水平面运动的直接航迹控制问题,由于其具有欠驱动和非线性的特点,不能采用静态反馈线性化的方法来处理.首先证明了欠驱动船舶航迹控制系统属于微分平滑系统,基于微分平滑系统中所有状态量均可表示为平滑输出及其导数的函... 对于欠驱动船舶水平面运动的直接航迹控制问题,由于其具有欠驱动和非线性的特点,不能采用静态反馈线性化的方法来处理.首先证明了欠驱动船舶航迹控制系统属于微分平滑系统,基于微分平滑系统中所有状态量均可表示为平滑输出及其导数的函数这一特点,在进行船舶航迹控制器设计时,采用直接动态反馈线性化的方法,建立模型的等价表达式,并将其解耦成为2个可控的线性系统,设计反馈控制律,使欠驱动水面船舶在外界干扰的情况下相对于预先设定的航迹,跟踪误差全局渐近镇定.该方法解除了以往轨迹跟踪控制律中要求角速度持续激励的假设条件.通过仿真试验验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 欠驱动船舶 微分平滑 航迹控制

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高度非线性比例型混杂随机微分方程的时滞反馈镇定 被引量：2

5

作者 马雪茹 尤苏蓉 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期110-117,共8页

利用Lyapunov泛函法讨论高度非线性比例型混杂随机微分方程在时滞反馈控制下稳定所需满足的条件。当系数满足局部Lipschitz条件和Khasminskii型条件时,通过设计满足一定条件的时滞反馈控制器构造出适当的时滞量,验证受控后系统存在唯一... 利用Lyapunov泛函法讨论高度非线性比例型混杂随机微分方程在时滞反馈控制下稳定所需满足的条件。当系数满足局部Lipschitz条件和Khasminskii型条件时,通过设计满足一定条件的时滞反馈控制器构造出适当的时滞量,验证受控后系统存在唯一解且稳定。通过一个算例验证了结论的有效性。 展开更多

关键词 比例型随机微分方程 高度非线性 广义Ito公式 时滞反馈控制 LYAPUNOV泛函

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船舶航迹控制鲁棒自适应模糊设计 被引量：38

6

作者 李铁山 杨盐生 +1 位作者 洪碧光 秦永祥 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期445-448,共4页

研究了船舶直线航迹控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,将Nussbaum增益技术融入Backstepping设计方法之中,利用模糊系统逼近系统中的未知非线性,提出一种鲁棒自适应模糊控制算法.该算法保证了闭环系统的信号是一致最终有界的,使得系统输... 研究了船舶直线航迹控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,将Nussbaum增益技术融入Backstepping设计方法之中,利用模糊系统逼近系统中的未知非线性,提出一种鲁棒自适应模糊控制算法.该算法保证了闭环系统的信号是一致最终有界的,使得系统输出收敛到零的一个较小邻域,从而能够实现船舶的直线航迹控制;而且,该算法不需要高频增益符号的任何信息,还解决了可能存在的控制器奇异值问题.计算机仿真结果验证了控制器的有效性. 展开更多

关键词 船舶 航迹控制 非线性控制 鲁棒自适应模糊控制 虚拟控制增益

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用比例微分控制器实现混沌控制 被引量：23

7

作者 邹艳丽 罗晓曙 +3 位作者 方锦清 汪秉宏 陈关荣 蒋品群 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2002年第3期9-13,共5页

采用比例微分控制器 (PDC)实现自治和非自治动力学系统中的混沌控制 ,给出了三个典型混沌系统的控制结果 .理论分析和系统仿真结果表明 :这种控制方法可以实现混沌控制的两个目标 ,即稳定混沌系统中的不稳定周期轨道和产生新的稳定动力... 采用比例微分控制器 (PDC)实现自治和非自治动力学系统中的混沌控制 ,给出了三个典型混沌系统的控制结果 .理论分析和系统仿真结果表明 :这种控制方法可以实现混沌控制的两个目标 ,即稳定混沌系统中的不稳定周期轨道和产生新的稳定动力学行为 . 展开更多

关键词 比例微分控制器 混沌控制 LORENZ系统 Chen电路 杜芬振子 非线性科学 动力学系统

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四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制 被引量：94

8

作者 宿敬亚 樊鹏辉 蔡开元 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1054-1058,共5页

针对四旋翼飞行器的非线性姿态运动动力学模型,设计了一种新的几乎全局稳定的非线性PID(Proportional Integral Derivative)姿态控制器.该控制器由一个线性PID的控制部分和一个惯性力矩补偿部分组成,可以抑制常值干扰和幅值有界且能量... 针对四旋翼飞行器的非线性姿态运动动力学模型,设计了一种新的几乎全局稳定的非线性PID(Proportional Integral Derivative)姿态控制器.该控制器由一个线性PID的控制部分和一个惯性力矩补偿部分组成,可以抑制常值干扰和幅值有界且能量有界的干扰.数字仿真验证了该控制器对干扰的抑制作用.在搭建的姿态控制实验平台上进行了定点姿态跟踪控制实验.实验结果显示俯仰角和滚转角的误差均小于1°,验证了该控制器对小角度控制的有效性和对未建模动态的鲁棒性. 展开更多

关键词 姿态控制 非线性比例积分微分 四旋翼飞行器

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矿用自卸车主动油气悬架非线性控制方法研究 被引量：5

9

作者 李伟平 黄自豪 +1 位作者 曹和利 陶建建 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2017年第5期222-226,230,共6页

为了对矿用自卸车主动油气悬架进行有效控制,分析了其油气弹簧的刚度力与阻尼力的非线性特性,进而建立了两自由度油气悬架的非线性力学模型。应用微分几何线性化理论,经过恰当的坐标变换和反馈控制,实现非线性系统的精确线性化,而后对... 为了对矿用自卸车主动油气悬架进行有效控制,分析了其油气弹簧的刚度力与阻尼力的非线性特性,进而建立了两自由度油气悬架的非线性力学模型。应用微分几何线性化理论,经过恰当的坐标变换和反馈控制,实现非线性系统的精确线性化,而后对其设计使用线性PID控制研究;根据选定的控制目标及输出变量,通过制定相应的模糊控制规则表,设计模糊PID控制器,对悬架系统使用模糊PID控制研究。仿真结果表明,与被动悬架相比,精确线性化后的PID控制悬架以及模糊PID控制悬架均能显著提高车辆的平顺性和操稳性,使悬架的动态性能趋于稳定;另外,与模糊PID控制相比,线性化PID控制对于改善车辆行驶平顺性优势更加明显。 展开更多

关键词 油气悬架 微分几何 非线性控制 比例-积分-微分(PID)控制 模糊比例-积分-微分(PID)控制 平顺性

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一类船舶直线航迹控制系统全局渐近稳定的充分条件及推论 被引量：2

10

作者 周岗 陈永冰 +2 位作者 姚琼荟 周永余 李文魁 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期1204-1208,共5页

针对水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,给出了一种使系统关系度为零的特殊重定义输出变量,并得到了一类状态反馈控制律.文中引入一种新的Lyapunov预选函数,采用Lyapunov直接法研究系统的稳定性问题,得到了系统全局渐近稳定的... 针对水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,给出了一种使系统关系度为零的特殊重定义输出变量,并得到了一类状态反馈控制律.文中引入一种新的Lyapunov预选函数,采用Lyapunov直接法研究系统的稳定性问题,得到了系统全局渐近稳定的充分条件及推论.数值仿真和模拟试验结果证明了该充分条件的正确性. 展开更多

关键词 LYAPUNOV函数 重定义输出变量 非线性系统 输入输出线性化 船舶航迹控制

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高斯基神经网络的非线性PID控制方法 被引量：3

11

作者 曾喆昭 肖雅芬 +1 位作者 蒋杰 朱静涛 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第9期255-258,共4页

针对二阶非线性系统,提出了一种用高斯基函数作为神经元激励函数的PID(Proportion-Integral-Derivative)控制方法。该方法用高斯基函数模拟PID参数随误差变化的曲线,用神经网络算法在线调整各模拟曲线的系数,从而构造出具有非线性特征的... 针对二阶非线性系统,提出了一种用高斯基函数作为神经元激励函数的PID(Proportion-Integral-Derivative)控制方法。该方法用高斯基函数模拟PID参数随误差变化的曲线,用神经网络算法在线调整各模拟曲线的系数,从而构造出具有非线性特征的PID控制策略,实现了基于高斯基神经网络的非线性PID智能控制方法。计算机仿真结果表明,该方法具有良好的非线性控制效果,因此在工业领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 非线性比例 积分 微分(PID) 高斯基神经网络 智能控制

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船舶直线航迹控制系统全局渐近稳定的充分条件 被引量：1

12

作者 周岗 姚琼荟 +2 位作者 陈永冰 周永余 李文魁 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2006年第3期52-56,共5页

针对水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,文中基于输入输出线性化技术给出了一种重定义输出变量和采用该输出变量的状态反馈控制律,同时给出了保证系统全局渐近稳定的充分条件.数值仿真和模拟试验结果证明了所提出充分条件的正确性.

关键词 重定义输出变量 非线性系统 输入输出线性化 船舶直线航迹控制

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具有滞后非线性的汽车悬架系统中的混沌及控制 被引量：2

13

作者 王靖岳 丁旺才 马永靖 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第7期156-158,共3页

由于带有滞后非线性的汽车悬架系统中具有明显的非线性,这直接导致了系统存在分岔与混沌的可能性。为此分析了其在路面拟周期激励作用下发生受迫振动时的运动情况,揭示了该系统存在混沌现象,并利用比例微分控制器对其混沌行为进行了控制... 由于带有滞后非线性的汽车悬架系统中具有明显的非线性,这直接导致了系统存在分岔与混沌的可能性。为此分析了其在路面拟周期激励作用下发生受迫振动时的运动情况,揭示了该系统存在混沌现象,并利用比例微分控制器对其混沌行为进行了控制,数值模拟表明了该控制方法的有效性与可行性,可为汽车悬架系统的分析研究和优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 汽车悬架 滞后非线性 混沌 比例微分控制器 拟周期激励

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基于FNN的PID非线性系统位置控制

14

作者 白永强 刘国振 任雪梅 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2005年第2期5-8,共4页

针对数学模型不确定的某操瞄控制系统的控制问题,特别是滞环因素给系统的控制精度造成的不利影响,提出了一种基于 Takagi-Sugeno 模型的模糊神经网络(FNN)和比例积分微分(PID)控制的位置控制器和一种基于实数编码的遗传算法优化模型,运... 针对数学模型不确定的某操瞄控制系统的控制问题,特别是滞环因素给系统的控制精度造成的不利影响,提出了一种基于 Takagi-Sugeno 模型的模糊神经网络(FNN)和比例积分微分(PID)控制的位置控制器和一种基于实数编码的遗传算法优化模型,运用该优化模型优化了控制器参数。仿真结果表明,该控制器具有较好的鲁棒性,采用这种控制器,系统能够高精度、快速、平稳地调转到指定的位置。 展开更多

关键词 非线性系统 TAKAGI-SUGENO模型 PID FNN 比例积分微分 模糊神经网络 模型不确定 位置控制器 控制器参数 控制问题 控制系统 不利影响 控制精度 优化模型 遗传算法 实数编码 模型优化 仿真结果 鲁棒性 高精度

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基于径向基函数神经网络的船舶航迹自抗扰控制 被引量：6

15

作者 赵顺利 李伟 张文拴 《上海海事大学学报》 北大核心 2020年第4期20-24,共5页

针对常规非线性自抗扰控制(nonlinear active disturbance rejection control,NLADRC)技术在船舶航迹控制中存在的参数整定难、抗干扰能力差的问题,搭建船舶三自由度MMG数学模型,设计船舶航迹NLADRC系统。利用径向基函数(radial basis f... 针对常规非线性自抗扰控制(nonlinear active disturbance rejection control,NLADRC)技术在船舶航迹控制中存在的参数整定难、抗干扰能力差的问题,搭建船舶三自由度MMG数学模型,设计船舶航迹NLADRC系统。利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络对系统进行辨识,使网络输出逼近系统输出。根据辨识信息自适应整定对系统整体控制效果影响较大的两个参数,提出基于RBF神经网络的船舶航迹NLADRC系统。仿真结果表明,参数的自适应整定能加快系统收敛速度,大幅减小超调量,对外界环境具有更强的鲁棒性。神经网络对NLADRC的优化,使其控制性能得到提升。 展开更多

关键词 船舶航迹控制 非线性自抗扰控制(NLADRC) 神经网络 MMG模型

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基于多目标粒子群的非线性系统PID控制器设计 被引量：3

16

作者 伍思敏 陈珺 刘飞 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第23期69-72,81,共5页

PID控制器自产生以来,一直是工业生产过程中应用最广泛、最成熟的控制器。随着控制品质的要求越来越高,综合考虑系统的准确性、稳定性、快速性等多个性能指标,基于改进的Pareto最优排序多目标粒子群算法,给出一个适用于一类非线性系统的... PID控制器自产生以来,一直是工业生产过程中应用最广泛、最成熟的控制器。随着控制品质的要求越来越高,综合考虑系统的准确性、稳定性、快速性等多个性能指标,基于改进的Pareto最优排序多目标粒子群算法,给出一个适用于一类非线性系统的PID控制器设计方法。采用经典的非线性倒立摆系统作为PID被控对象进行仿真,将超调量和调节时间两个目标作为多目标粒子群算法的目标,求出一组Pareto最优控制参数,通过跟踪控制得到精确稳定的控制效果。 展开更多

关键词 多目标粒子群算法 比例-积分-微分(PID)控制 非线性系统 倒立摆控制

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基于航向控制系统的船舶动态避碰机理 被引量：15

17

作者 贺益雄 张晓寒 +4 位作者 胡惟璇 李梦霞 龚帅 金毅 牟军敏 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期988-993,1027,共7页

为探索航速矢量变化与船舶避碰之间的动态变化规律(避碰机理),研究了结合船舶领域和速度障碍等方法的静态避碰机理,确定了不考虑船舶改向运动过程与周围环境变化前提下,本船可避让所有物标的航速矢量区间;建立了基于模糊自适应比例积分... 为探索航速矢量变化与船舶避碰之间的动态变化规律(避碰机理),研究了结合船舶领域和速度障碍等方法的静态避碰机理,确定了不考虑船舶改向运动过程与周围环境变化前提下,本船可避让所有物标的航速矢量区间;建立了基于模糊自适应比例积分微分(PID)控制和船舶运动方程的航向控制系统,再现船舶改向过程中的航速矢量非线性变化;基于静态避碰机理和航向控制系统研究了船舶动态避碰机理,求解了符合船舶操纵运动过程的动态避碰改向区间.研究结果表明,在开阔水域随机设置的多物标环境中,可得到符合航速矢量非线性变化的动态避碰改向区间集合[-90°,-72°]、[31°,47°]、[62°,79°],受动态船舶主要影响形成改向范围为(-72°,31°)、(79°,90°]的碰撞航向区间,符合船舶操纵运动对改向避碰的影响规律,可为实现船舶避碰辅助决策、自动避碰和动态避碰路径规划提供基础理论和方法. 展开更多

关键词 避碰机理 速度障碍 船舶领域 模糊自适应比例积分微分(PID)控制 MMG(分离型船舶操纵运动模型)

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基于LSSVM-PID的船舶航向控制 被引量：7

18

作者 付宾 罗伟林 《机电工程》 CAS 2013年第5期632-635,共4页

针对船舶航向运动控制中船舶模型辨识困难的问题,将最小二乘支持向量机(LSSVM)应用到船舶航向运动模型的辨识建模中,提出了一种基于LSSVM和PID的船舶航向复合逆系统控制方案。利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力和并行信息处... 针对船舶航向运动控制中船舶模型辨识困难的问题,将最小二乘支持向量机(LSSVM)应用到船舶航向运动模型的辨识建模中,提出了一种基于LSSVM和PID的船舶航向复合逆系统控制方案。利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力和并行信息处理能力,建立了船舶航向运动系统的逆模型,并把该逆模型作为前馈控制器,形成了船舶航向直接逆控制;同时,为了提高船舶航向控制系统的精度和抗干扰能力,增加了PID控制回路。研究结果表明,LSSVM具有良好的辨识精度和非线性函数拟合能力,该复合控制系统具有比传统船舶航向PID控制系统更优的动态跟踪性能和更好的抗干扰能力。 展开更多

关键词 船舶航向控制 最小二乘支持向量机 逆模型控制 比例积分微分控制

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基于粗糙径向基函数网络的船舶发电机励磁控制 被引量：1

19

作者 王锡淮 张腾飞 肖健梅 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第24期66-71,共6页

粗糙集和神经网络的集成技术综合利用了粗糙集理论数据分析与决策规则自动提取的优点以及神经网络对非线性函数任意逼近的能力,为复杂非线性系统的建模辨识提供了一种新的途径。文中提出了一种基于粗糙径向基(radial basis function,RBF... 粗糙集和神经网络的集成技术综合利用了粗糙集理论数据分析与决策规则自动提取的优点以及神经网络对非线性函数任意逼近的能力,为复杂非线性系统的建模辨识提供了一种新的途径。文中提出了一种基于粗糙径向基(radial basis function,RBF)网络的船舶发电机励磁神经比例–积分–微分(proportion-integral-differential,PID)自适应控制方法,通过粗糙RBF网络离线学习和在线辨识对神经PID控制器的参数进行自适应调节。仿真结果表明,该控制方法与传统PID控制相比具有超调量小、调节速度快等优点。 展开更多

关键词 粗糙集 神经网络 船舶发电机 励磁系统 神经 比例-积分-微分控制

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船舶电站同步发电机组综合控制算法 被引量：3

20

作者 余中毅 张丹瑞 +1 位作者 贝兆彧 林轶栋 《中国航海》 CSCD 北大核心 2009年第4期31-35,共5页

简要地介绍了并联运行的同步发电机组之间有功功率、无功功率分配的调节原理,提出了基于微型计算机控制系统的船舶电站功率分配的数字PID(Proportion-Integral-Derivative)控制解决方案,通过优化数字PID控制算法二次调节发电机组,达到... 简要地介绍了并联运行的同步发电机组之间有功功率、无功功率分配的调节原理,提出了基于微型计算机控制系统的船舶电站功率分配的数字PID(Proportion-Integral-Derivative)控制解决方案,通过优化数字PID控制算法二次调节发电机组,达到并联发电机组功率分配平衡的目的。经过试验、试验数据分析以及实际应用,证明该数字PID控制算法解决方案有效地实现了并联运行发电机组之间合理的功率分配,保证了船舶电站同步发电机组之间长期、稳定、经济的运行。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 船舶电站 同步发电机 功率分配 比例-积分-微分控制

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