基于无线网络的船舶模糊解耦定速航行控制方法
发布时间：2022-01-05 18:56
由于航行信息收集不准确,导致传统的定速航行控制方法存在应用效果不明显的问题,为此提出基于无线网络的船舶模糊解耦定速航行控制方法。搭建船舶航行的动力模型,并配置对应的无线网络环境。通过网络环境确定船舶的实时航行状态,在此基础上对数据进行补偿解耦处理。利用模糊自适应技术设计并安装航行速度控制器,通过设置控制周期、目标速度等参数,实现对船舶模糊解耦定速的航行控制。实验可知,与传统的控制方法相比,本文方法的速度控制误差更低,在应用效果方面更加具有优势。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
无线通信网络连接结构图Fig.1Wirelesscommunicationnetworkconnectionstructurediagram
通信网络结构如图1所示。将相关的硬件设备安装在对应的位置上，切换所有的设备处于开启状态，实现船舶通信信号的连接。图1无线通信网络连接结构图Fig.1Wirelesscommunicationnetworkconnectionstructurediagram1.3船舶航行状态反馈解耦结合船舶航行的动力模型和阻尼矩阵的结构可以看出，船舶航行的纵荡回路与横荡回路之间存在相互耦合的关系，因此需要采用解耦的方式消除影响，并得出当前船舶航行的状态数据[3]。此次定速航行控制方法中使用前馈补偿解耦方式，其实现原理如图2所示。图2前馈补偿解耦原理图Fig.2FeedforwardcompensationdecouplingschematicdiagramGij(s)V(s)R(s)图中的表示的是不同航行与控制环节的传递函数，和分别为纵荡输出和横荡输出。根据补偿解耦的基本原理，将无线通信网络中得出的船舶航行数据代入可得：{UC1GN1(s)G22(s)+UC1(s)G21(s)=0UC2GN2(s)G11(s)+UC2(s)G12(s)=0，(2)GCiUCiGNi式中，和分别为纵荡和横荡模糊控制缓解和控制输出，为解耦环节的传递函数。由此便可得出解耦器的传递函数，结合构建的船舶航行动力模型可以得出解耦完成后的独立控制回路。1.4安装船舶模糊航行控制器船舶模糊航行控制器的运行原理为模糊自适应算法，通过对无线通信网络接收数据的出力得出控制器的输入量。由初始设的可以得出对应的速度偏差，其中横向和纵向的速度偏差量记为X和Y，通过公式（3）得出综合偏差值P和D。P=θ+arctan(YX)+90,X<0,θ+arctan(YX)90,X>0,D
本，并在一定程度上保证船舶的航行安全，为实现船舶智能化驾驶做铺垫。参考文献：龙洋,王猛.动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法[J].中国舰船研究,2019,14(3):152–157.[1]王炳轩,何金平,张龙.船舶定速巡航控制策略[J].机电设备,2018(1):45–49.[2]王明亮,李德隆,林扬,等.基于能量优化的AUV舵角解耦方法[J].鱼雷技术,2019,27(3):319–326.[3]韩文栋,张健,刘海冬,等.考虑水介质作用的船冰碰撞解耦方法及载荷预报[J].舰船科学技术,2017,39(11):17–21.[4]图3应用设计控制方法的实际速度统计结果Fig.3Applicationofdesigncontrolmethodtoactualspeedstatistics第42卷苏利萍：基于无线网络的船舶模糊解耦定速航行控制方法·21·
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量优化的AUV舵角解耦方法[J]. 王明亮,李德隆,林扬,朱兴华,贾松力. 水下无人系统学报. 2019(03)
[2]动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法[J]. 龙洋,王猛. 中国舰船研究. 2019(03)
[3]船舶定速巡航控制策略[J]. 王炳轩,何金平,张龙. 机电设备. 2018(01)
[4]考虑水介质作用的船冰碰撞解耦方法及载荷预报[J]. 韩文栋,张健,刘海冬,王甫超. 舰船科学技术. 2017(21)
本文编号：3570896
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
无线通信网络连接结构图Fig.1Wirelesscommunicationnetworkconnectionstructurediagram
通信网络结构如图1所示。将相关的硬件设备安装在对应的位置上，切换所有的设备处于开启状态，实现船舶通信信号的连接。图1无线通信网络连接结构图Fig.1Wirelesscommunicationnetworkconnectionstructurediagram1.3船舶航行状态反馈解耦结合船舶航行的动力模型和阻尼矩阵的结构可以看出，船舶航行的纵荡回路与横荡回路之间存在相互耦合的关系，因此需要采用解耦的方式消除影响，并得出当前船舶航行的状态数据[3]。此次定速航行控制方法中使用前馈补偿解耦方式，其实现原理如图2所示。图2前馈补偿解耦原理图Fig.2FeedforwardcompensationdecouplingschematicdiagramGij(s)V(s)R(s)图中的表示的是不同航行与控制环节的传递函数，和分别为纵荡输出和横荡输出。根据补偿解耦的基本原理，将无线通信网络中得出的船舶航行数据代入可得：{UC1GN1(s)G22(s)+UC1(s)G21(s)=0UC2GN2(s)G11(s)+UC2(s)G12(s)=0，(2)GCiUCiGNi式中，和分别为纵荡和横荡模糊控制缓解和控制输出，为解耦环节的传递函数。由此便可得出解耦器的传递函数，结合构建的船舶航行动力模型可以得出解耦完成后的独立控制回路。1.4安装船舶模糊航行控制器船舶模糊航行控制器的运行原理为模糊自适应算法，通过对无线通信网络接收数据的出力得出控制器的输入量。由初始设的可以得出对应的速度偏差，其中横向和纵向的速度偏差量记为X和Y，通过公式（3）得出综合偏差值P和D。P=θ+arctan(YX)+90,X<0,θ+arctan(YX)90,X>0,D
本，并在一定程度上保证船舶的航行安全，为实现船舶智能化驾驶做铺垫。参考文献：龙洋,王猛.动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法[J].中国舰船研究,2019,14(3):152–157.[1]王炳轩,何金平,张龙.船舶定速巡航控制策略[J].机电设备,2018(1):45–49.[2]王明亮,李德隆,林扬,等.基于能量优化的AUV舵角解耦方法[J].鱼雷技术,2019,27(3):319–326.[3]韩文栋,张健,刘海冬,等.考虑水介质作用的船冰碰撞解耦方法及载荷预报[J].舰船科学技术,2017,39(11):17–21.[4]图3应用设计控制方法的实际速度统计结果Fig.3Applicationofdesigncontrolmethodtoactualspeedstatistics第42卷苏利萍：基于无线网络的船舶模糊解耦定速航行控制方法·21·
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量优化的AUV舵角解耦方法[J]. 王明亮,李德隆,林扬,朱兴华,贾松力. 水下无人系统学报. 2019(03)
[2]动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法[J]. 龙洋,王猛. 中国舰船研究. 2019(03)
[3]船舶定速巡航控制策略[J]. 王炳轩,何金平,张龙. 机电设备. 2018(01)
[4]考虑水介质作用的船冰碰撞解耦方法及载荷预报[J]. 韩文栋,张健,刘海冬,王甫超. 舰船科学技术. 2017(21)
本文编号：3570896
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