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《大连理工大学》 2000年
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船舶航向智能模糊控制系统及其仿真

何俊杰  
【摘要】: 船舶航向控制作为船舶控制中最基本的控制,是船舶操纵性能好坏的标志。 传统PID 自动舵对高频干扰过于敏感,容易引起频繁操舵,缺乏对船舶动态特 性及海况的适应能力。另外,由于船舶航向控制系统的复杂性和工作环境的随机 性,很难建立其精确的数学模型。而模糊控制不苛求被控对象具有准确的数学模 型,对系统模型参数的变化有较强的适应能力,有望解决传统PID控制的弊端。 本文的工作就是基于这样的背景开展起来的。 模糊自动控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计 算机数字控制。它将操作人员的控制经验和专家知识总结成一系列“如果…则…” 形式的控制规则,即模糊条件语句;然后经过模糊逻辑推理而得到控制作用。这 一过程非常类似于人的思维方式,具有智能性。 本文针对船舶航向这种非线形、时变和滞后控制对象,在分析了模糊控制 基本理论的基础上,首先设计了简单船舶航向模糊控制器,这也是进一步设计其 它高性能模糊控制器的基础。这种控制器易于设计、实现方便,较传统PID控 制有更快的响应速度和更小的超调,但其存在静态误差;为了进一步提高模糊控 制器的控制特性,在此基础上分别设计了模糊-PI复合控制器和模糊神经控制器。 前者利用模糊集合理论在线自调整PI参数,结合模糊控制和PI控制各自的优点 实现混合切换控制,从而提高了系统的自适应能力和实现了无差控制;后者则是 利用神经网络的非线形映射和自学习能力来记忆模糊控制规则,实现模糊推理。 通过BP网络的离线训练和在线自学习,使控制器具有自调整和自适应能力,即 具有良好的鲁棒性和实时控制效果。 本文最后给出了所有控制器的仿真曲线,仿真结果表明所设计的控制器达 到了预期的控制效果。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:U664.8

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 赵铁军;深海石油平台支援船(OSV)动力定位控制方法研究[D];江苏科技大学;2011年
2 任小强;基于fuzzyTECH的模糊控制理论应用研究[D];西北工业大学;2006年
3 王蒙;基于模糊逻辑的飞航导弹高度控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2006年
4 方亮;舰船航向—舵/翼舵智能协调控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
5 高锐;基于PLC的嵌入式智能控制策略研究及应用[D];新疆大学;2010年
6 陈高阳;基于模糊滑模变结构控制的船舶航向控制的研究[D];江苏科技大学;2010年
7 马理胜;船舶用风帆自动控制系统研究[D];大连海事大学;2012年
8 汪志勇;耙吸挖泥船DP/DT控制算法研究[D];江苏科技大学;2012年
9 李国伟;基于滑模变结构的船舶航向控制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王丹;;自组织模糊控制自动操舵系统[J];船舶工程;1993年05期
2 程启明,黄林;船舶操纵的自整定PID参数模糊控制器研究[J];船舶工程;1997年04期
3 纪宗南;;FUZZY-PID控制器的自动调节设计[J];电气自动化;1996年01期
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7 王耀南;一种模糊神经网络智能控制器及其应用[J];电子学报;1996年08期
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9 赵保军,孙圣和;模糊逻辑控制器的模糊神经网络实现[J];控制理论与应用;1997年03期
10 王隆杰,毛宗源;利用神经网络进行推理的模糊控制器[J];控制理论与应用;1994年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 黄吉奇,刘西拉;有关结构模糊优化设计的一些问题[J];四川建筑科学研究;1990年02期
4 姜绍飞,刘之洋;人工智能及其在土木工程中的应用[J];四川建筑科学研究;1997年01期
5 汤磊,陈正汉;用BP网络预估强夯有效加固深度[J];四川建筑科学研究;1998年04期
6 张宇力;;针对倒塌房屋瓦砾分布的模糊神经网络预测[J];四川建筑科学研究;2006年01期
7 王倩;蒋林华;张京丰;徐海群;;模糊神经网络在粉煤灰混凝土强度预测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
8 张彤;王建平;孟改样;;异因同果关联神经网络在工程造价中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2009年02期
9 薛宏伟;芜湖电厂给水控制和主汽温控制改造[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年03期
10 乔维德;;感应电机的模糊免疫控制研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;袁锐波;曾浩;张宗成;;压电式气动伺服阀控制策略的研究[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 胡春雨;李武峰;严辉;;一种新型电动汽车智能充电机的研制[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
3 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊变结构滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 陈志煌;陈力;;漂浮基双臂空间机器人本体与末端抓手协调运动的模糊滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 修杰;夏长亮;;开关磁阻电机的模糊自适应PID控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 ;Research on Control of Cement Clinker Sintering Process Oriented to Energy Saving[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;;交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 丁宝成;煤矿安全预警模型及应用研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
10 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
4 许蓓;运营隧道结构安全性评估研究[D];南昌航空大学;2010年
5 邵建桥;液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究[D];山东科技大学;2010年
6 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
7 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
8 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
9 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
10 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王正杰,李霁红,张天桥;利用通用自适应控制结构设计导弹自动驾驶仪[J];兵工学报;2002年03期
2 韩吉辰;;起航——现代风帆船[J];百科知识;2007年21期
3 柏开祥;郑伟涛;王德恂;韩久瑞;;基于风洞试验的帆翼空气动力性能研究[J];首都体育学院学报;2007年04期
4 周昭明;盛子寅;冯悟时;;多用途货船的操纵性预报计算[J];船舶工程;1983年06期
5 童进军,何黎明,田作华;船舶动力定位系统的数学模型[J];船舶工程;2002年05期
6 童进军,何黎明,田作华;船舶动力定位系统控制器的设计[J];船舶工程;2002年06期
7 赵隽,战兴群,张炎华;基于X-LMS自适应逆控制理论的船舶自动舵研究[J];船舶工程;2003年04期
8 何崇德;“大洋一号”科学考察船动力定位系统的设计[J];船舶工程;2004年02期
9 郭模灿,陈斌华;PID自动舵组件自动测试系统研究[J];船舶工程;2004年02期
10 林永屹;杜佳璐;牛杰;;基于Backstepping的船舶航向自适应鲁棒非线性控制器设计[J];船舶工程;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 庄开宇;变结构控制理论若干问题研究及其应用[D];浙江大学;2002年
2 夏国清;水面舰船动力定位系统智能控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
3 施小成;ROV工作母船动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
4 王艳秋;先进控制技术的集成及应用研究[D];东北大学;2006年
5 巨永锋;振动压路机压实智能控制与故障智能诊断的研究[D];长安大学;2006年
6 汪素南;智能技术在金融市场溢出效应和反洗钱中的应用研究[D];浙江大学;2007年
7 季廷炜;板料成形工艺智能设计关键技术研究[D];山东大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙海素;二维船用帆翼空气动力特性的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙立晶;基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 卢俊;风帆船动力装置的建模与仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
4 杨梅;水平轴风力机叶片添加襟翼的分析研究[D];西华大学;2011年
5 任宝;风翼—柴油机混合动力船舶特性分析研究与风帆控制系统设计[D];大连海事大学;2011年
6 于小虎;风帆助航节能应用研究[D];大连海事大学;2011年
7 许长江;基于预测模糊PID的氯乙烯聚合釜温控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 王建;自适应模糊PID在锅炉DCS系统中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
9 焦舟波;模糊PID控制研究及其在水箱过程控制系统中的应用[D];东华大学;2011年
10 刘天键;自适应模糊单神经元非模型控制系统的研究[D];福州大学;2001年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 米世生;;自动离合器起步接合速度模糊控制研究[J];机电技术;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李莎莎;反辐射导弹仿真系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张仁丹;船舶航迹控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄丹;零航速下襟翼鳍升力建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 胡春玲;番茄酱生产过程控制中的故障诊断技术研究[D];新疆大学;2011年
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5 洪俊芳;船舶航向/航迹控制视景仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 方圆;基于单片机的单相感应电机控制[D];黑龙江大学;2011年
7 高旭;天幕靶灵敏度控制技术研究[D];西安工业大学;2010年
8 李晶晶;超超临界机组过热汽温智能控制方法的研究[D];郑州大学;2012年
9 张劲伟;信息融合技术在乳化器故障诊断中的应用[D];杭州电子科技大学;2012年
10 郭佳;基于PLC的模糊神经网络控制器在锅炉温控系统中的应用[D];内蒙古大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王丹;;自组织模糊控制自动操舵系统[J];船舶工程;1993年05期
2 程明;柴油发电站的单片机模糊监控系统[J];电力系统及其自动化学报;1995年04期
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6 邓志良,周耀庭;船舶操纵模糊控制器的设计及仿真[J];华东船舶工业学院学报;1994年01期
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10 邓志东,孙增圻,张再兴;一种模糊CMAC神经网络[J];自动化学报;1995年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊印海,陆祥润;船舶航向自动控制系统数学模型的参数计算与稳定性分析[J];大连海事大学学报;1983年02期
2 杨盐生,于晓利,贾欣乐;船舶航向自适应鲁律PID自动舵设计[J];武汉交通科技大学学报;1999年06期
3 卜仁祥;刘正江;李铁山;;船舶航向非线性输出反馈控制[J];大连海事大学学报;2007年02期
4 曾小权;边信黔;王元慧;;基于GM(0,2)模型的灰色PID自动舵设计[J];计算机工程与应用;2008年28期
5 何俊杰;郭昌捷;;一种基于神经-模糊的船舶航向控制器研究[J];电气自动化;2000年05期
6 刘胜;黄少博;常绪成;;基于LS-SVM的船舶航向模型预测控制[J];控制工程;2010年02期
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8 蒋漪,李若霖,李爱林;航向信号数字化处理[J];航海技术;2003年05期
9 杜刚,战兴群,钟山,张卫明;基于神经网络的非线性船舶航向自适应逆控制[J];测控技术;2005年04期
10 杨国勋,郭晨,贾欣乐;船舶运动的混合智能控制[J];大连海事大学学报;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李荣辉;李铁山;李强;;自抗扰控制在船舶航向及航迹控制中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
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3 李加庆;;船舶碰撞局面分析与处置方法浅谈[A];中国航海学会内河船舶驾驶专业委员会港区、渡口船舶航行安全与管理论文集[C];2009年
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5 朱忠隆;;盾构法隧道施工变形智能模糊控制方法研究[A];盛世岁月——祝贺孙钧院士八秩华诞论文选集[C];2006年
6 孙茂相;达朝平;王艳红;尹朝万;;移动式机器人轮级的智能模糊控制[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
7 段亚丽;宁俊贵;;浅谈300KA电解槽微机自动化智能模糊控制系统[A];合作 发展 创新——2008(太原)首届中西部十二省市自治区有色金属工业发展论坛论文集[C];2008年
8 臧胜永;杨盐生;;船舶航向的神经网络模型参考自适应控制[A];2004防止船舶行事故新经验新技术学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
9 任光;赵卫军;牛井超;;基于RBF网络的船舶航向神经模糊控制器的研究[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
10 杜刚;战兴群;张炎华;;一种混合型ε-滤波非线性船舶航向自适应逆控制[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 江西 杨利明;浮球液位控制器的应用[N];电子报;2007年
4 ;Cypress出妙招 手机芯片复制南北桥模式[N];电子资讯时报;2006年
5 黑龙江 梁显达 李洪滨 李志君;助力车无刷电机结构和控制器电路简析与检修(二)[N];电子报;2007年
6 ;优化SAN的投资回报[N];网络世界;2002年
7 新疆 姬翎贞;自制鱼缸自动充氧控制器[N];电子报;2003年
8 北京 祝大卫;基于BL8301控制器的高性能电子镇流器[N];电子报;2004年
9 山东 盖广东;新型功率因数校正(PFC)控制器NCP1601[N];电子报;2005年
10 焦振宇;多头吊灯控制器[N];北京电子报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡江强;基于克隆选择优化的船舶航向自适应控制[D];大连海事大学;2008年
2 高洪伟;受持续扰动的非线性时滞系统的扰动抑制研究[D];中国海洋大学;2007年
3 刘文江;欠驱动水面船舶航向、航迹非线性鲁棒控制研究[D];山东大学;2012年
4 刘清;船舶操纵运动模糊神经网络控制系统研究[D];武汉理工大学;2002年
5 叶光;基于VV&A的船舶运动控制系统仿真的研究[D];大连海事大学;2007年
6 林叶锦;船舶运动模糊神经网络控制系统的研究[D];大连海事大学;2006年
7 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王先洲;船舶及潜艇操纵中的鲁棒控制研究[D];华中科技大学;2006年
9 高双;喷水推进船舶的航向/航速控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 孟浩;船舶航行的智能自适应控制研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何俊杰;船舶航向智能模糊控制系统及其仿真[D];大连理工大学;2000年
2 王金朋;船舶航向反步自适应控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 张彪;基于黄金分割的船舶航向自适应控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 邹剑;船舶航向动态滑模变结构控制研究[D];重庆大学;2012年
5 刘晓明;船舶航向模糊自适应控制研究[D];上海海运学院;2002年
6 赵卫军;船舶航向RBF神经网络模糊控制及综合监控数据通讯系统[D];大连海事大学;2001年
7 伍萍辉;智能模糊控制及其软件开发平台研究[D];湖南大学;2002年
8 朱璐;船舶航向保持中的混沌及鲁棒控制[D];大连海事大学;2009年
9 张伟;预焙铝电解槽专家模糊控制系统研究[D];中南大学;2005年
10 翟欢欢;基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
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