基于免疫遗传优化的船舶航向控制

发布时间：2017-07-20 23:22

  本文关键词：基于免疫遗传优化的船舶航向控制

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【摘要】：现代船舶自动舵的控制方法以PID为主,船舶运动具有大惯性、大时滞和非线性的特点,PID控制器参数不易整定。自适应免疫遗传算法是在免疫遗传算法的基础之上,对编码方法和选择、交叉和变异等遗传操作算子进行了改进,避免算法陷入局部最优,加快收敛速度,对优化船舶航向PID控制器具有参考意义。本文在现有的免疫遗传算法研究基础之上,通过对编码方法和选择、交叉和.变异等遗传操作算子进行改进,提出一种自适应免疫遗传算法：通过相似性矢量矩选择算子来实现选择操作和种群个体浓度的调节,使种群多样性保持较高水平,避免陷入局部最优；根据个体适应度值的大小自适应地调整交叉操作产生子代范围的变化,使子代个体向更好的方向进化,加快算法收敛速度；同时,变异算子采用随着进化代数增加自适应变化的策略,避免进化后期产生较大振荡,使种群趋于收敛。通过对一系列测试函数的优化试验证明了自适应免疫遗传算法具有更好的全局收敛效果和速度。最后将自适应免疫遗传算法运用在船舶航向控制中,使用自适应免疫遗传算法离线优化船舶航向PID控制器的参数,并与人工整定的PID控制器和具有精英保留的遗传算法优化的PID控制器进行对比仿真试验,结果表明自适应免疫遗传算法整定的PID船舶航向控制器响应时间更短、无超调、鲁棒性更强、控制效果更理想。
【关键词】：遗传算法 人工免疫算法 船舶航向控制 PID控制
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.82;TP18
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 船舶航向自适应控制的研究现状10-11
• 1.2.2 免疫遗传算法的研究现状11-12
• 1.3 研究内容及方法12-13
• 第2章 一种自适应免疫遗传算法13-35
• 2.1 免疫遗传算法的基本理论13-19
• 2.1.1 基本遗传算法13-16
• 2.1.2 免疫遗传算法16-19
• 2.2 免疫遗传算法操作算子的分析与改进19-26
• 2.2.1 编码方法20-21
• 2.2.2 相似性矢量矩选择算子21-23
• 2.2.3 自适应交叉算子23-25
• 2.2.4 自适应变异算子25
• 2.2.5 精英保留策略25-26
• 2.3 自适应免疫遗传算法流程26-27
• 2.4 仿真试验及结果分析27-34
• 2.4.1 测试函数及参数设定27-29
• 2.4.2 结果及分析29-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 免疫遗传优化的PID船舶航向控制35-45
• 3.1 船舶运动数学模型35-36
• 3.2 传统PID船舶航向控制器36-38
• 3.3 自适应免疫遗传算法优化PID船舶航向控制38-39
• 3.3.1 待优化参数38
• 3.3.2 编码38
• 3.3.3 性能指标38-39
• 3.3.4 程序运行步骤39
• 3.4 仿真试验及结果分析39-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 总结与展望45-47
• 4.1 总结45
• 4.2 展望45-47
• 参考文献47-51
• 攻读学位期间公开发表论文51-52
• 致谢52-53
• 作者简介53

【参考文献】

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：570507