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《大连海事大学》 2003年
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基于遗传优化的船舶航向混合智能控制

胡江强  
【摘要】:本文系统地研究了模糊控制、遗传算法、仿人智能积分控制,并进行有机的 结合,应用到船舶航向控制中。 通过对模糊控制原理的分析,提出一种新型的高效模糊控制器。该控制器应 用简化的模糊推理方法,记录有效的规则激活水平,只对有效的模糊觇则进行推 理,简化了推理过程,使计算量大大减小,使之更具有实时性;即时计算规则, 而非常规的存储规则,节省了计算机的内存消耗;应用该控制器,增加模糊规则 数目对计算量和内存空间影响很小,可以实现高精度高效的模糊控制;该控制器 输入和输出均量化到连续论域,克服了查询表法模糊控制存在死区的缺点。经倒 立摆-小车的角度控制仿真试验表明,本文提出的新型高效模糊控制器性能良好。 将上述模糊控制器应用于船舶航向控制,设计了船怕航向模糊自动舵。经仿真试 验表明,这种自动舵响应快,鲁棒性好。但与传统PD自动舵类似,在有环境干 扰时存在稳态误差。对此,在上述模糊自动舵中增加积分控制功能,提出了两种 船舶航向模糊PID自动舵控制算法,分别对航向偏差和舵角进行积分。经仿真试 验表明,这两种自动舵都可以有效地消除了稳态误差。在两种控制算法中,对舵 角进行积分的船舶航向模糊PID自动舵超调较小,效果更为理想。 针对模糊控制器中的量化因子、比例因子、积分系数、模糊规则之间互相耦 合,人工整定困难的问题,应用遗传算法,利用遗传算法“生物”进化、全局寻 优的特点,提出了一种基于遗传优化的船舶航向模糊PID自动舵控制算法。经仿 真对比试验表明,经遗传优化后的船舶航向模糊PID自动舵性能得到了极大的提 高,系统无超调,上升快,工作稳定,具有较强的鲁棒性。针对传统积分控制的 积分盲目性,其中包含了对航向控制不利的信息,导致超调大,调节时间长的缺 点,应用了仿人智能积分控制,在系统运行的不同阶段,采用不同的控制策略, 并应用遗传算法对自动舵参数进行优化,提出了一种船舶航向混合智能控制算法, 设计了具有仿人智能积分特性的船舶航向混合智能自动舵。经仿真试验表明,这 种自动舵的性能良好,超调很小。 为了检验上述各种船舶航向自动舵的性能,研究了船舶运动数学模型,以及
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:U664.82

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