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《大连海事大学》 2006年
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船舶运动模糊神经网络控制系统的研究

林叶锦  
【摘要】:船舶自动舵性能的优劣直接关系到船舶的航行安全和经济效益。但是由于船舶是一个具有非线性、时变和不确定性的复杂控制对象,常规PID控制难以适应变化的工况,自适应控制也由于难以建立精确数学模型,对未建模因素难以奏效。模糊控制特别适合于处理那些难以建立精确数学模型的复杂控制对象,而神经网络则具有强大的学习和容错功能,将模糊控制和神经网络等智能控制技术应用于船舶运动控制是当前重要的研究手段,并有望解决这一问题。本文针对这一发展趋势,对船舶运动模糊神经网络控制方法进行研究。具体内容包括: 1.从动力学角度出发建立了水面船舶三自由度的运动模型,在现有研究成果的基础上,考虑了风、浪、流等干扰因素和舵机的模型。并利用Matlab的S函数建立了Abkowitz非线性船舶运动模型的Simulink模块,可在Simulink环境下直接应用于船舶操纵试验和船舶运动控制规律的仿真研究。 2.分析了船舶航向和航迹控制的原理,根据航向改变和航向保持过程中不同的操舵特点分别设计了航向保持模糊控制器、转向模糊控制器和控制模式切换控制器。为验证算法的有效性,首先采用Abkowitz非线性船舶运动模型在无干扰和有干扰的情况下分别进行了仿真,然后采用不同参数的Nomoto模型进行了加扰仿真,并对控制器的性能进行了验证和分析。 3.根据模糊系统的推理过程构建了基于神经网络的模糊控制器,并分析了输出模糊子集取对称或单点隶属函数的Mamdani模糊系统以及零阶T-S模糊系统与RBF网络之间的等价关系。在此基础上提出了基于RBF神经网络的模糊控制器,利用隐层节点中心矢量和输出权值来定义模糊规则的前件和后件,并采用遗传算法对RBF网络参数进行调整来实现对模糊控制器规则库的优化或者模糊规则的自动生成。在优化方法上先将二维的矢量中心节点展开成由一维节点表示的等价网络,使得优化参数大大减少,并且建立了基于Simulink环境的遗传算法优化模块,应用于控制器参数的优化。仿真结果展示了控制算法和优化算法的有效性。 4.采用自行研制的船舶运动控制试验平台进行了船舶运动控制的物理仿真,
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U664.82

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
2 熊瑛;基于智能控制的潜艇操纵运动仿真研究[D];中国舰船研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王振琛;饱和气体发生器低温制冷系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张雅妮;基于粒子群算法模糊控制自动舵的研究与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王涛;煤矿瓦斯智能传感器的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 董少波;基于模糊神经网络的永磁无刷直流电动机调速系统研究[D];华南理工大学;2011年
5 胡云艳;欠驱动水面无人艇的航迹跟踪控制研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 施冬梅;基于SVM的船舶航向广义预测控制[D];苏州大学;2008年
7 任康旭;载人潜水器运动控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 曹包华;基于模型参数辨识的船舶运动控制仿真系统研究[D];吉林大学;2012年
9 徐红;模糊智能控制在船舶动力定位中的应用研究[D];大连海事大学;2012年
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
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1 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
2 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 欧阳华;一类不确定非线性系统鲁棒控制的LMI方法[J];北京大学学报(自然科学版);2004年05期
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1 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
2 杨盐生;不确定系统的鲁棒控制及其在船舶运动控制中的应用[D];大连海事大学;2000年
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10 田勇;高精度模糊控制策略研究及应用[D];河海大学;2006年
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1 张仁丹;船舶航迹控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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5 周荔丹;广义预测控制算法及应用研究[D];湖南大学;2002年
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8 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
9 王娟;非线性模型预测控制算法及混沌系统预测控制同步研究[D];燕山大学;2003年
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【二级引证文献】
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1 唐超;朱凯;姚杰;邓文;;基于DE优化变论域模糊控制的充电技术[J];汽车工程学报;2012年04期
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2 梁敬娟;二维海浪模型的建立与半实物仿真[D];大连海事大学;2012年
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10 赵晴;船舶航迹智能控制算法的研究[D];集美大学;2012年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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6 陈郁;遗传神经网络在模拟电路故障诊断中的应用[D];长春理工大学;2009年
7 刘俊华;基于神经网络和遗传算法的语音识别方法研究[D];湖南大学;2005年
8 厉芸;基于神经网络和遗传算法模拟电路故障诊断方法研究[D];湖南大学;2005年
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10 杨洋;粗糙集相关问题与粗糙集神经网络模型的研究[D];同济大学;2006年
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