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《大连海事大学》 2011年
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大型集装箱船舶航向智能控制的研究

张宇杉  
【摘要】:大型集装箱船舶的操纵和运动控制是船舶控制领域的一个重要研究课题。船舶通常有“定向航行”和“机动航行”二种航行状态。本文主要基于一艘9572 TEU集装箱实船数据建立其运动数学模型,对船舶航向智能控制进行了系统的研究。 建立适当的船舶模型对航向控制器的设计来说是十分重要的。本文采用MMG建模方法,考虑外界风、流干扰影响,建立了常速域适用的船舶运动模型。同时也考虑到浅水效应影响,对模型作出了相应的修正。利用Matlab S函数编写船舶模型,以9572 TEU集装箱船舶为母型船,仿真验证了船舶操纵运动模型的有效性。并针对船速对船舶操纵性的影响,完成了相关的仿真计算。 航向控制器的设计是本文的研究重点。首先设计了一种继电反馈型自整定PID控制器。仿真结果表明,相比普通PID控制器来说,自整定PID控制器的控制效果得到一定的改善。由于船舶是一个复杂时变、存在非线性耦合的被控对象,难以建立与实际完全吻合的精确数学模型。所以针对这一问题,本文又设计了基本模糊控制器和模糊PID自整定控制器。仿真结果表明基本模糊控制器的控制性能基本达到控制要求,比普通PID控制效果好,而模糊PID自整定控制器比基本控制器稳定性好,调节时间快,性能有所优化。最后引入了遗传算法对模糊控制器进行合理优化,选取最优控制规则,使模糊控制更加合理,仿真结果比较理想。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP273.5

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