基于数据驱动控制的船舶自动靠泊

发布时间：2024-07-09 06:30

　　船舶靠泊时航速低,存在岸壁效应、浅水效应等复杂情况,难以采用基于模型的运动控制算法实现对其精确操控,因此设计一种实时采集动力学数据的硬件架构,并采用对反馈的数据直接进行运动控制的方法,实现船舶自动靠泊。该方法通过在船上不同位置布设微波雷达形成阵列,获取船舶的不同位置相对于泊位岸壁的实时距离信息,并结合船舶的实时位置信息,通过计算几何的方法得到船舶相对于泊位的实时位置和姿态。根据精确定义的船舶靠泊状态,设计一种由上层调度和下层控制组成的船舶自动靠泊方法,其中:上层调度采用基于专家系统的逻辑推理表;下层控制使用基于实时数据驱动的无模型自适应控制实现船舶操控。通过海量的实操数据精确调整控制器参数,从而提升控制器在真实环境下的适应性和可靠性。实船试验结果表明该方法具有可行性和实用性。

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【部分图文】：

图3船舶靠泊各项阈值示意

各微波雷达距离岸线的距离分别为S1～S6,各雷达距离岸线最近距离为Smin,船舶各雷达距岸线的警戒距离为Sj(1.5倍船长),船舶进入该范围时,立即向反方向航行,远离岸线;转向圈半径为Sz(10倍船长),船舶在进入转向圈时转向,先向设置的转向点运动,当船舶到达转向点后,调整航速至....

图1船载微波雷达示意

船舶自动靠泊不同于传统的船舶运动控制,靠泊时距离岸线较近,精度要求较高,因此采用微波雷达阵列来辅助船载GPS进行高精度定位。在船体上分别安装6个微波雷达(见图1),通过各微波雷达采集到的距岸线距离来计算船舶的精确位置和GPS数据,完成船舶的精确定位,并结合船载姿态传感器精确计算出....

图2船舶靠泊流程图

利用船载电子航向仪和微波雷达阵列获取船舶各微波雷达距岸线的距离,并结合船舶的GPS数据判断船舶相对于泊位的位置,进而得到船舶相对岸的姿态。利用微波雷达和姿态传感器实时反馈船舶的位置信息和姿态角,根据上层的调度算法,并结合下层的无模型自适应控制算法实现船舶的自动靠泊,见图2。自动靠....

图4船舶左侧靠泊示意

当船舶从左侧靠近转向圈时(见图4),先通过船舶上GPS数据计算出船舶与泊位中心的距离S。当S>Sz(船舶在转向圈外)时,船舶正常向泊位行进;当St<S<Sz(船舶进入转向圈)时,船舶开始执行准备靠泊。首先使船舶航行到转向点处如图4所示,计算出目标航向,结合船舶此时的航向角和微波雷....

本文编号：4004540