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《大连海事大学》 2007年
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基于VV&A的船舶运动控制系统仿真的研究

叶光  
【摘要】: 针对“提高当前船舶运动控制领域中仿真算法测试可信度”的问题,本文把系统建模与仿真的校核、验证和验收(VVA)技术引入到船舶运动控制系统仿真中,以提高仿真算法测试的可信度。论文对于基于VVA的船舶运动控制系统仿真进行了系统深入的研究。本文完成了以下主要研究工作; (1)因为建模是仿真的基础,VVA过程中,相当一部分的工作就是围绕如何建模进行的,所以本文讨论和建立了多种船舶运动数学模型,包括分离型四自由度平野模型、Nomoto线性模型、Norrbin非线性模型,并讨论了风、浪、流等环境干扰的特性。作者以5446TEU集装箱船“Shanghai”号为仿真对象,采用不同的船舶运动数学模型进行回转试验,仿真结果与试航条件下实船实验数据进行比较,验证了所建船舶运动模型的有效性;同时对不同模型得到的仿真结果进行比较,分析各模型之间的关系。 (2)系统建模与仿真的VVA是分析系统模型可信度和提高仿真结果可信度的重要方法。论文讨论了VVA的基本概念、原则、方法、过程;根据VVA的一些方法和原则,分析了船舶运动控制系统仿真中的一些重要问题,如模型的选择,模型完整性和精确性的影响等;最后基于一种VVA过程,提出并建立了船舶运动控制系统仿真的VVA过程。 (3)基于已建立的船舶运动控制系统仿真的VVA过程,论文结合虚拟现实技术,提出并建立了一种船舶运动控制算法测试分布式虚拟仿真系统,为高可信度仿真算法测试工作提供了极大的方便;分布式虚拟仿真的显示方式方便用户,在线实时仿真时更好地观察仿真过程,有利于改进控制算法,加速先进控制理论在船舶与海洋工程中的应用。 (4)本文把基于RBF神经网络的预测控制算法应用到船舶航向运动控制中并基于VVA过程进行该算法的测试研究。引入递推k-均值聚类算法、递推最小二乘法来实现RBF神经网络的在线调整,采用克隆选择算法确保预测控制算法能够得到全局最优解;基于已完成的船舶运动控制算法测试分布式虚拟仿真系统进行算法测试,增加了VVA工作的仿真过程明显提高了仿真的逼真度和可信度,而仿真结果也表明了自适应RBF神经网络预测控制具有较好的控制效果、较强的鲁棒性。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【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3条
1 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
3 汪洋;基于动态神经模糊模型的欠驱动水面船舶运动控制[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孙凌丽;船舶运动的风浪影响建模与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
3 韩和泰;船舶自动舵测试仿真系统的研究[D];大连海事大学;2012年
4 王小兰;船舶运动控制及其虚拟现实仿真的研究[D];大连海事大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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 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
4 李鑫滨,杨景明,丁喜峰;基于递推k-均值聚类算法的RBF神经网络及其在系统辨识中的应用[J];燕山大学学报;1999年04期
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6 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
7 张显库,贾欣乐,刘川;响应型船舶运动数学模型的构造[J];大连海事大学学报;2004年01期
8 张显库;;船舶航向保持的非线性逆推鲁棒控制算法[J];大连海事大学学报;2007年02期
9 袁士春;郭晨;史成军;;基于线性变参数的船舶运动H_∞控制及仿真[J];大连海事大学学报;2007年02期
10 胡耀华,贾欣乐;船舶运动的预测控制[J];大连海事大学学报;1998年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 余世明;预测控制算法及其应用研究[D];浙江大学;2001年
2 臧传德;船舶航行的智能预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 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
4 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
5 孙峻;非线性模型预测控制理论及应用研究[D];西北工业大学;2002年
6 翁学义;非线性预测控制方法的研究[D];浙江大学;1998年
7 张松涛;模糊多模型船舶运动控制系统的研究[D];大连海事大学;2006年
8 张旭;人工免疫算法及其在船舶柴油机智能故障诊断中的应用研究[D];大连海事大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 姜晓红;基于非线性Backstepping的船舶航向控制器设计[D];大连海事大学;2003年
2 滕英祥;船舶在风浪中的操纵运动仿真[D];大连海事大学;2004年
3 郑桦;基于Vega平台上二次开发技术的研究[D];长安大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯清海;袁万城;樊启武;;基于FE—ANN—MC的结构可靠度计算方法研究[J];四川建筑科学研究;2008年04期
2 张继山;程文娟;陆文骏;;一种导弹防空视景仿真系统设计与Vega实现[J];合肥师范学院学报;2012年03期
3 刘桂芝;都明宇;;虚拟现实技术在现代安防领域中的应用[J];安防科技;2008年05期
4 王建平;谢文展;;一种离散系统模型降阶的新方法[J];安徽工学院学报;1989年02期
5 李峻;孙世群;;基于BP网络模型的青弋江水质预测研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年02期
6 张艳;张海军;;基于DSP的多通道超声波连续测厚系统的研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年03期
7 王世东;陈杨;张本福;孙光灵;黄晓梅;;八叉树在三维建模中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年06期
8 王世东;;Voronoi在GCS建模中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年05期
9 祝翠;钱家忠;周小平;马雷;;BP神经网络在潘三煤矿突水水源判别中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
10 李峻;孙世群;;BP神经网络在青弋江水质评价上的应用[J];安徽建筑;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
2 杜佳璐;于双和;郭晨;赵永生;;一类具有未知控制方向的不确定非线性系统自适应控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 阮久宏;李贻斌;;一种新的智能控制器设计方法及其在船舶航向控制中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘胜;王宇超;傅荟璇;;船舶航向保持FC-LSSVM复合控制方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 孙明;苏成利;李平;;串联系统PI型预测控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 何德峰;宋秀兰;杨马英;;反馈线性化构造性预测控制及在CSTR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
8 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
9 曾渊;李钢虎;赵亚楠;;任意概率分布白噪声在线谱增强中的仿真研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
10 杜健;费保俊;刘颖;潘高田;姚国政;;基于神经网络的导航装备维修能力评估研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[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 蒋慧;改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用[D];安徽工程大学;2010年
2 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 张文龙;活塞排气气动发动机仿真分析研究[D];南昌航空大学;2010年
4 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
5 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
6 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
7 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年
8 吴夏来;广义预测控制简化算法研究[D];浙江理工大学;2010年
9 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
10 张艳丽;基于OSG的虚拟化学实验平台的研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李晓红;田军委;;面向FCM聚类阈值分割的聚类有效性判别函数[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年05期
2 林新;王行仁;;基于树拓扑结构的多联邦系统[J];北京航空航天大学学报;2006年06期
3 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
4 赵国良;丛望;;航迹自动舵算法的研究[J];船舶工程;1988年05期
5 赵国良;季鲁慧;;潜艇空间运动模型的简化和仿真[J];船舶工程;1991年04期
6 张炎华,刘思行,鲍其莲;船舶操舵系统的鲁棒自适应控制[J];船舶工程;1995年04期
7 袁赣南,赵琳,刘鹰;潜艇损管应急操纵的运动仿真[J];船舶工程;1998年04期
8 马壮,万德钧,黄林;基于遗传算法的操舵仪控制参数在线优化[J];船舶工程;1999年01期
9 梁超,王科俊,赵宏霞,金鸿章,李国斌;潜艇操纵的控制方法研究进展[J];船舶工程;1999年04期
10 段文洋,马山;船舶航行时水动力系数求解二维半理论的稳定算法[J];船舶力学;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 郭晨;孙建波;史成军;杨国勋;徐黎黎;;船舶运动智能控制虚拟现实仿真系统[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 于华男;开架式水下机器人辨识与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 韩冰;欠驱动船舶非线性控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 何晓晔;任务空间概念建模技术及其VV&A研究[D];国防科学技术大学;2005年
5 马洁;船舶运动姿态预报与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 王芳;粒子群算法的研究[D];西南大学;2006年
7 杨燕;基于计算智能的聚类组合算法研究[D];西南交通大学;2006年
8 唐贤伦;混沌粒子群优化算法理论及应用[D];重庆大学;2007年
9 刘建国;复杂网络模型构建及其在知识系统中的应用[D];大连理工大学;2007年
10 李宁;粒子群优化算法的理论分析与应用研究[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张宇杉;大型集装箱船舶航向智能控制的研究[D];大连海事大学;2011年
2 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
3 郑虎;肥大型船舶水动力导数的辨识及应用[D];大连理工大学;2002年
4 甘玲;油库系统数据集成及应用[D];重庆大学;2003年
5 李子富;船舶在大风浪中非线性摇荡运动建模与仿真[D];大连海事大学;2004年
6 郭真;AUV高精度组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 刘云霞;海洋环境下水下潜器运动系统辨识的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 肖仲明;风浪中船舶操纵运动建模与仿真[D];大连海事大学;2007年
9 薛彦卓;船舶操纵模拟与航迹规划研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 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
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于瑞亭;欠驱动水面船舶的全局镇定控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 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
2 邢大鹏;半潜式抢修平台性能试验研究[D];大连理工大学;2011年
3 徐再花;基于正则化方法的模糊C-均值聚类算法的研究[D];辽宁科技大学;2012年
4 马玉鹏;典型船舶驾驶模拟仿真系统的研究与开发[D];沈阳航空航天大学;2012年
5 周新亮;大型集装箱船舶航向智能控制器及仿真的研究[D];大连海事大学;2012年
6 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
7 王小兰;船舶运动控制及其虚拟现实仿真的研究[D];大连海事大学;2012年
8 张洪奉;基于聚类的物流管理信息系统设计与实现[D];西南交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴小培,费勤云;一种提高BP算法学习速度的有效途径[J];安徽大学学报(自然科学版);1998年03期
2 马连增,孔祥洪,陈雪波;复杂系统的一种模型降阶方法[J];鞍山科技大学学报;2005年01期
3 李宇峰,裴旭东,黄聪明;BP神经网络实际应用中的若干问题[J];兵工自动化;1998年01期
4 康凤举,杨惠珍,贺聪芳;水下运动体半实物仿真系统仿真精度分析方法[J];兵工学报;1999年04期
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7 王丹;;自组织模糊控制自动操舵系统[J];船舶工程;1993年05期
8 严新平,李晓峰,余泽昌,萧汉梁;船舶柴油机磨粒分析故障诊断技术[J];船舶工程;1995年06期
9 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
10 马壮,万德钧,黄林;基于遗传算法的操舵仪控制参数在线优化[J];船舶工程;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
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2 雷小永;戴树岭;王行仁;;基于PC的多通道实时三维图象生成系统[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 牛井超;船舶运动控制试验平台系统设计与海上试验[D];大连海事大学;2002年
【相似文献】
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1 樊兆峰;;工业酚水稀释的RBF神经网络预测控制[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2011年02期
2 施冬梅;仲志燕;;基于RBF神经网络的船舶航向模糊控制[J];镇江高专学报;2008年03期
3 王彩霞;;基于RBF神经网络的动态矩阵控制算法[J];西北民族大学学报(自然科学版);2007年04期
4 徐晶晶;芮素波;曾庆军;;网络遥操作机器人系统神经网络预测控制仿真研究[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2008年01期
5 余力凡;虚拟现实技术在航天控制领域的应用[J];航天控制;2004年03期
6 李栗;利用虚拟现实技术开展灭火救援训练初探[J];消防科学与技术;2005年S1期
7 王俊祥;;虚拟现实技术及其对教育领域的影响[J];渝西学院学报(自然科学版);2005年04期
8 李璞;;虚拟现实技术在土木工程中的应用[J];武汉工业学院学报;2006年01期
9 曾颖;汪青节;;虚拟现实技术在消防中的应用[J];消防科学与技术;2006年S1期
10 王润国;;虚拟现实技术在列车操纵培训中的应用[J];甘肃科技;2006年06期
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1 唐红艳;徐正光;;基于PSO-RBF的神经网络及其应用[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
2 付培众;尹怡欣;;基于PSO-RBF的神经网络及其应用研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(一)[C];2007年
3 李宁;龚光红;丁莹;彭晓源;;虚拟现实技术在教育、训练中的一个应用实例[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
4 翟新凤;符秀辉;刘玉芹;;虚拟现实在遥操作机械臂系统中的应用[A];全国先进制造技术高层论坛暨制造业自动化、信息化技术研讨会论文集[C];2005年
5 王少俊;;造纸术的虚拟现实方案[A];全国首届数字(虚拟)科技馆技术与应用学术研讨会论文集[C];2007年
6 王少俊;;虚拟现实在禁毒宣传中的应用[A];全国首届数字(虚拟)科技馆技术与应用学术研讨会论文集[C];2007年
7 宋学清;关正西;郭文普;;虚拟现实技术在导弹视景仿真中的应用[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
8 杨苗;郝莹;;基于VRML的虚拟现实技术的研究与实现[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
9 刘睿;卞鸿巍;;虚拟现实技术在导航装备训练中的应用研究[A];2008年船舶通信导航学术年会论文集[C];2008年
10 徐世同;庄严;梁爽;;运用虚拟现实技术创设虚拟学习情境应用研究[A];“高教强省”探索与实践——高教科研2008[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 闻讯;虚拟现实技术助瘾君子戒烟[N];医药经济报;2003年
2 张畅;虚拟现实技术在医学上的应用[N];中国知识产权报;2000年
3 陈勇;德国用虚拟现实技术改造传统产业[N];中国机电日报;2000年
4 记者 陈琳;虚拟现实技术:更近,更逼真[N];第一财经日报;2010年
5 航天科工集团北京仿真中心总工程师 王东木;迎接市场挑战的虚拟现实技术[N];科技日报;2002年
6 文潇;浙江旅游教育引入虚拟现实技术[N];中国旅游报;2007年
7 中国建设教育协会 张明;让虚拟成为现实[N];中国电脑教育报;2006年
8 高建进;虚拟现实技术可望进入家庭[N];光明日报;2008年
9 桂雄;运用虚拟现实技术锤炼作战能力[N];人民武警;2004年
10 郭莹;在网上真实触摸产品[N];中国计算机报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 尹建川;径向基函数神经网络及其在船舶运动控制中的应用研究[D];大连海事大学;2007年
3 魏晋宏;预测控制在工业生产过程中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
4 安爱民;基于预测控制的先进过程控制技术研究[D];兰州理工大学;2010年
5 李姝;基于预测控制的汽油发动机怠速控制方法研究[D];吉林大学;2010年
6 臧传德;船舶航行的智能预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2002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 韩恺;化工过程中的若干预测控制算法与应用研究[D];浙江大学;2009年
9 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
10 梁协雄;数据库中的知识发现及其应用研究[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹蔚龙;五自由度运动平台的实时视景仿真研究[D];厦门大学;2008年
2 唐承华;基于虚拟现实技术船舶姿态与航线仿真系统设计与实现[D];厦门大学;2008年
3 康爱红;复杂系统的智能建模与控制方法[D];兰州理工大学;2004年
4 李湘君;智能预测控制算法及其应用研究[D];南京工业大学;2004年
5 李建民;AUV水下回收预测与协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 郄程飞;室内温控系统的预测控制研究[D];燕山大学;2011年
7 李晓燕;预测控制在非最小相位系统中的应用[D];华北电力大学(河北);2010年
8 贾晓波;线性时滞系统的预测控制[D];中国海洋大学;2003年
9 撒继铭;预测控制在工业窑炉温度控制中的应用研究[D];武汉理工大学;2002年
10 滕海涛;主动队列管理的优化与预测控制算法设计[D];大连理工大学;2005年
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