一种航迹智能控制算法优化研究

发布时间：2017-11-18 09:35

本文关键词：一种航迹智能控制算法优化研究

【摘要】：船舶航迹智能控制是船舶运动控制领域的一个日趋重要的课题。我校自主研发的船舶智能操控（Ship Intelligent Handle and Control，SIHC）仿真研究平台是福建省高校服务海西重点项目的一个创新研究基础平台，可为船舶自动控制算法研究提供近似海洋环境的仿真测试平台。其中的航行智能化及其自动控制模块是该平台的创新点之一，船舶航迹智能控制算法是其重要算法之一。在学习领会导师团队前期研究中已建的船舶控制性能评判方法及设计的航迹智能控制算法基础上，基于SIHC仿真研究平台，分别测试现有航向及航迹智能控制算法对环境及各类船舶的适应性，针对已实现的航迹智能控制算法以及航向控制性能评判方法存在的不足，本文的研究内容主要如下：（1）针对PID航向控制算法初始值选择的合理性对控制器性能所起的重要作用，建立了PID航向控制算法的kp、ki、和kd初始值计算模型，简称PID初始参数计算模型，优化了模糊自整定PID航向控制算法，提升了算法的适应性。（2）实现对原有航迹智能控制算法的优化。SIHC仿真研究平台所集成的航迹智能控制算法包括航迹制导算法及航迹控制算法，其中航迹控制算法又包括航向制导算法及航向控制算法，而航向控制即采用可自动确定PID初始参数的模糊自整定PID航向控制算法。另外，本文利用距离差判断船舶当前所属航迹段，重点优化了转向点附近的航迹控制算法，提高了航迹智能控制算法的精度。（3）改进并优化了前期研究提出的航向跟踪性能评判方法。通过调整个别评判指标，降低船舶操纵参数对评判结果的影响，优化后的航向跟踪性能评判方法采用了加权综合评判方法，其指标权值继承原航向跟踪性能评判算法研究的问卷调查结果，克服了原方法因评判指标的模糊隶属函数不易精确确定、其合理性方面存在局限对评判结果精确度的影响。（4）基于SIHC仿真研究平台，开展了算法的性能测试与分析，验证了算法的优化结果。将本文优化后的航向控制算法及航迹智能控制算法编程实现，并集成到SIHC仿真研究平台，最后借助该平台，分别设置不同的风浪环境，选用不同的船模，全面测试了优化后的航向控制算法及航迹智能控制算法的性能，同时利用优化后的航向跟踪性能评判算法定量评判了航向控制算法的性能。
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.82;TP18

【参考文献】

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