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1.
为改善船舶航向自动舵性能和减小船舶转向时的横倾幅度,提出一种基于模糊逻辑控制和滑模PID微分补偿的船舶航向保持控制策略。分析PID控制的积分超调问题和船舶转向时的横倾特点。对PID控制进行滑模变形,并引入微分项对PID控制的积分项进行补偿以消除积分超调。以横倾角和横倾角速度为输入设计模糊控制规则,对滑模PID微分补偿控制器参数进行调节以减小转向时横倾角。以集装箱船"MV KOTA SEGAR"MMG模型为控制对象进行MATLAB仿真。仿真结果表明:该控制器能够减小船舶转向时的横倾幅度,最大横倾抑制率可达71%;解决了PID控制的积分超调问题,具有参数易调节等特点。 相似文献
2.
基于非奇异终端滑模的船舶航迹跟踪自抗扰控制 总被引：1，自引：0，他引：1
针对欠驱动船舶受到外界因素和内部不确定状态变量的干扰不能沿着期望路径航行的问题，设计了基于非奇异终端滑模(Nonsingular Terminal Sliding Mode, NTSM)的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller, ADRC).引入自抗扰控制技术，通过扩张状态观测器实时估计船舶外界和内部总干扰；对船舶Nomoto模型进行变形简化，将NTSM和指数趋近律引入到非线性状态误差反馈环节，设计基于NTSM的ADRC控制律，在保证ADRC优点的前提下可减少可调参数，提高系统的收敛速度和稳态跟踪精度；构造降维方程，将复杂的航迹跟踪控制问题转化为易于实现的航向镇定问题.Simulink仿真结果表明，利用该控制器船舶能够快速、精确地跟踪期望直线和曲线航迹，控制器具有较强的鲁棒性. 相似文献
3.
针对欠驱动船舶航行过程中受到内外部不确定因素的干扰,导致船舶不能准确跟踪至期望航向问题,结合分数阶理论和传统滑模理论的优点和可行性,对传统滑模的滑模面和趋近律进行改进。利用分数阶微积分算子代替整数阶微积分算子,构造出分数阶滑模面和分数阶趋近律,进而设计出基于分数阶滑模的船舶航向保持控制器。通过选取合适的分数阶阶次使船舶航向控制系统更具灵活性。通过MATLAB仿真进行控制器效果验证。仿真结果表明,基于分数阶滑模的船舶航向保持控制器能够在无干扰、有干扰两种情况下实现对船舶航向的快速、准确跟踪,具有良好的控制效果。 相似文献
4.
针对复杂海况下欠驱动船舶航向运动的非线性特性和海浪扰动问题,基于漂角修正设计一种反步航向控制器,并结合非线性扰动观测器提出一种鲁棒自适应控制方法。通过非零漂角对航向误差进行修正,利用非线性扰动观测器对艏摇方向存在的海浪扰动进行有效的估计,通过Lyapunov理论证明非线性扰动观测器与控制器结合后闭环系统的稳定性。仿真结果表明,提出的鲁棒自适应控制方法可以有效减小航向误差,提高航向控制性能。 相似文献
5.
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。 相似文献
6.
为解决船舶在外界扰动和模型不确定条件下自动靠泊控制精度降低的问题,基于不确定和扰动估计器(uncertainty and disturbance estimator, UDE),提出一种自适应反步控制方法。利用指令滤波器,抑制传统反步法虚拟控制求导产生的微分爆炸现象。通过设计辅助系统,补偿指令滤波器误差,达到三自由度船舶自动靠泊控制的目的。通过Lyapunov理论证明UDE与控制器相结合的闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。仿真实验表明,所设计的控制器能较准确地估计复杂扰动,并保证船舶到达期望的位置和艏向。 相似文献
7.
针对海上风浪环境对船舶航行的干扰，利用遗传神经网络优化算法设计船舶航向控制器。利用分布式遗传算法（distributed genetic algorithm,DGA）并结合模拟退火算法对常规遗传算法(genetic algorithm,GA)进行改进。利用改进的GA对径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络进行优化。利用优化的RBF神经网络对系统不确定项进行逼近，并对控制输入进行补偿实现抗饱和控制。利用三阶干扰观测器对外部扰动实时跟踪并反馈到滑模控制器(sliding mode controller,SMC)设计中。借助SMC设计并结合李雅普诺夫稳定性理论推算出船舶运动控制律，实现船舶运动优化控制。通过实验验证了本文设计的控制器性能较现有的模糊PID控制器和神经网络SMC优越，系统达到稳定的时间短，平均超调量小。 相似文献
8.
对一种PD控制器和模糊控制器有机结合的船舶航向复合控制方法进行了研究。该方法利用PD控制器的快速性和模糊控制器的鲁棒性进行船舶航向控制,以解决PID控制器在高频干扰下难以保持航向以及普通模糊控制器不能同时兼顾大角度转向控制和小角度航向保持性能要求这两个问题。文中论述了系统结构和控制方法,仿真试验证明了该方法的合理性和有效性。 相似文献
9.
面对数据丢包的船舶航向保持网络预测控制器 总被引：1，自引：0，他引：1
针对网络控制系统中存在的数据丢包问题,使用一种带有常值补偿机制的广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)算法设计船舶航向保持的网络预测控制器.首先,利用TrueTime工具箱仿真使用传统GPC算法设计的船舶航向保持的网络预测控制器.然后,考虑数据丢包对船舶航向保持的网络控制系统造成的影响,使用带有常值补偿机制的GPC算法设计一种新的船舶航向保持的网络预测控制器并进行仿真.仿真结果表明,在数据丢包情况下,采用新方法设计的控制器可以减少船舶航向调节时间,从而改善船舶航向保持的网络预测控制器的控制效果. 相似文献
10.
针对船用电控柴油机推进控制系统存在模型偏差、负载扰动等不确定性问题,设计基于齐次有限时间收敛的柴油机转速自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)方法。利用齐次有限时间收敛理论设计ADRC的误差反馈控制律,并进行有限时间收敛证明。利用反双曲正弦函数构造ADRC的跟踪微分器和扩展状态观测器,使其调节参数少、稳定性证明简单。仿真试验表明:改进算法收敛速度快、抗扰能力强。 相似文献
11.
针对船舶动力定位系统存在的模型非线性及外扰不确定性等导致的定位误差问题，将自抗扰控制器（active disturbance rejection controller,ADRC）应用于船舶动力定位系统。建立船舶低频运动模型，并对ADRC中的扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的非线性fal函数进行改进，构成一个faln函数，通过非线性函数组合构造误差反馈率，对船舶运动进行控制。用改进前和改进后的ESO分别对船舶的位置和速度进行观测，对改进前与改进后的控制结果进行对比。仿真结果表明，改进后的ESO比传统的ESO具有更好的抗干扰性能。 相似文献
12.
基于传统的PID自动舵很难有效控制船舶航向,本文提出一种模糊自整定PD参数自动舵,在线实时调整PD参数控制实船模型。经过计算机仿真试验得到了较之PID自动舵和模糊控制自动舵更好的控制效果,既具有较高的控制精度,也有较快的响应时间,鲁棒性也明显提高,这验证了该自动舵设计的合理性。 相似文献
13.
LESZEK M 《上海海事大学学报》2005,26(3):29-34
The cascade systems which stabilize the transverse deviation of the ship in relation to the set path is presented. The ship's path is determined as a broken line with specified coordinates of way points. Three controllers are used in the system. The main primary controller is the trajectory controller. The set value of heading for the course control system or angular velocity for the turning control system is generated. The course control system is used on the straight line of the set trajectory while the turning controller is used during a change of the set trajectory segment. The characteristics of the non-linear controllers are selected in such a way that the properties of the control system with the rate of turn controller are modelled by the first-order inertia, while the system with the course keeping controller is modelled by a second-order linear term. The presented control system is tested in computer simulation. Some results of simulation tests are presented and discussed. 相似文献
14.
针对存在外界干扰的船舶动力定位控制问题,提出一种简捷的迭代滑模控制算法。选择迭代滑模面,并将其与反步法结合,设计迭代滑模控制律。采用Lyapunov理论对系统的稳定性进行证明。将提出的控制算法与PID控制算法和传统反步滑模控制算法进行理论分析比较和仿真结果比较,结果表明迭代滑模控制算法具有超调小,收敛速度快,稳定性和鲁棒性好的优点。 相似文献
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针对船舶路径跟踪控制中的舵角需优化﹑舵幅和舵速受约束等问题,提出模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。为处理系统高阶状态值不易测量以及环境干扰问题,设计高阶非线性观测器,同时对船速和包含模型不确定项和外界干扰的总未知项进行估计。以引入舵机响应系统的MMG模型作为预测模型,不仅能提高预测精度,而且更符合船舶运动控制的实际情况。仿真结果表明,所设计的控制器在风浪流时变干扰下仍能跟踪参考路径,舵角幅值小且其变化是光滑的,速度值和总未知项也均能被准确地逼近,验证了所提算法的有效性。 相似文献