基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制研究
发布时间：2021-01-11 18:17
船舶在航行过程中会受到各种非线性因素干扰,采用传统控制方法缺少对控制规则和有关参数设定与调整,导致航向、航角控制效果较差。针对该问题,提出基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制研究。依据启发式搜索原理,确定寻优参数和控制规则,采用惯性坐标系统建立船舶运动数学模型,并分析船舶在海洋内运动之间的耦合关系,实现船舶航向自动控制。由实验结果可知,该控制方法自动舵响应曲线与实际舵响应曲线一致,且对船舶航向和航角控制效果较好,为船舶稳定运行奠定基础。
【文章来源】：舰船科学技术. 2019,41(24)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶平面运动示意图Fig.1Schematicdiagramofshipplanemotion
拇?昂较蜃远?刂品椒ň哂幸?定应用前景。参考文献：陶小林.Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真[J].舰船科学技术,2017,22(10):82–84.[1]王文霞.基于动态三角网格和启发式搜索算法路径规划研究[J].现代电子技术,2017,40(11):103–106.[2]王磊,刘强,陈新.单规格一刀切矩形排样问题的启发式搜索算法[J].软件学报,2017,28(7):1640–1654.[3]张洪,龚勇,潘志松,等.结合遗传算法与启发式搜索的卫星频谱资源动态规划[J].北京邮电大学学报,2017,220(s1):5–9.[4]图2航向自动控制具体实现方案Fig.2Specificrealizationschemeofcourseautomaticcontrol图3航向改变20°下船舶航向自动舵响应曲线Fig.3Responsecurvesofshipcourseautopilotwith20degreeschangeofcourse图4两种方法自动舵响应曲线Fig.4Responsecurvesoftwomethodsofautopilot·30·舰船科学技术第41卷
通过对船舶平面运动的推导，可忽略船舶出现的纵向移动，由此获取不考虑风、浪等外界干扰影响的船舶非线性数学模型。2.3航向自动控制依据上述数学模型，可得到如图2所示的航向自动控制具体实现方案。3实验采用Simulink工具箱，使用Matlab语言编写启发式搜索算法程序，选择待优化参数，接入控制器模块，计算适配值，实现对船舶航向自动控制。在无风无浪情况下，航向改变20°情况下，船舶航向自动舵响应曲线，如图3所示。基于实际自动舵响应曲线，将传统方法与基于启发式搜索算法的船舶航向自动舵响应曲线进行对比分析，结果如图4所示。由图4可知，采用基于启发式搜索算法的自动舵响应曲线与实际自动舵响应曲线一致，而采用传统方法的自动舵响应曲线与实际自动舵响应曲线不一致。当时间为40s时，传统方法获取的航向为10°，航角为4°；当时间为60s时，传统方法获取的航向为14°，航角为3°。而采用启发式搜索算法与实际航向和航角一致。由此可知，基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制方法具有良好控制效果。4结语在传统自适应控制基础上研究基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制方法，使其能够实时调节相关参数。基于启发式搜索算法解决了传统方法中缺少自动生成控制规则和有关参数未调整的问题，使得船舶航向自动控制性能得到极大程度的提高。通过实验可知，该方法对航向、航角具有良好控制效果，因此，基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制方法具有一定应用前景。参考文献：陶小林.Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真[J].舰船科学技术,2017,22(10):82–84.[1]王文霞.基于动态三角网格和启发式搜索算法路径规划研究[J].现代电
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合遗传算法与启发式搜索的卫星频谱资源动态规划[J]. 张洪,龚勇,潘志松,胡谷雨. 北京邮电大学学报. 2017(S1)
[2]基于动态三角网格和启发式搜索算法路径规划研究[J]. 王文霞. 现代电子技术. 2017(11)
[3]Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真[J]. 陶小林. 舰船科学技术. 2017(10)
[4]单规格一刀切矩形排样问题的启发式搜索算法[J]. 王磊,刘强,陈新. 软件学报. 2017(07)
本文编号：2971255
【文章来源】：舰船科学技术. 2019,41(24)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶平面运动示意图Fig.1Schematicdiagramofshipplanemotion
拇?昂较蜃远?刂品椒ň哂幸?定应用前景。参考文献：陶小林.Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真[J].舰船科学技术,2017,22(10):82–84.[1]王文霞.基于动态三角网格和启发式搜索算法路径规划研究[J].现代电子技术,2017,40(11):103–106.[2]王磊,刘强,陈新.单规格一刀切矩形排样问题的启发式搜索算法[J].软件学报,2017,28(7):1640–1654.[3]张洪,龚勇,潘志松,等.结合遗传算法与启发式搜索的卫星频谱资源动态规划[J].北京邮电大学学报,2017,220(s1):5–9.[4]图2航向自动控制具体实现方案Fig.2Specificrealizationschemeofcourseautomaticcontrol图3航向改变20°下船舶航向自动舵响应曲线Fig.3Responsecurvesofshipcourseautopilotwith20degreeschangeofcourse图4两种方法自动舵响应曲线Fig.4Responsecurvesoftwomethodsofautopilot·30·舰船科学技术第41卷
通过对船舶平面运动的推导，可忽略船舶出现的纵向移动，由此获取不考虑风、浪等外界干扰影响的船舶非线性数学模型。2.3航向自动控制依据上述数学模型，可得到如图2所示的航向自动控制具体实现方案。3实验采用Simulink工具箱，使用Matlab语言编写启发式搜索算法程序，选择待优化参数，接入控制器模块，计算适配值，实现对船舶航向自动控制。在无风无浪情况下，航向改变20°情况下，船舶航向自动舵响应曲线，如图3所示。基于实际自动舵响应曲线，将传统方法与基于启发式搜索算法的船舶航向自动舵响应曲线进行对比分析，结果如图4所示。由图4可知，采用基于启发式搜索算法的自动舵响应曲线与实际自动舵响应曲线一致，而采用传统方法的自动舵响应曲线与实际自动舵响应曲线不一致。当时间为40s时，传统方法获取的航向为10°，航角为4°；当时间为60s时，传统方法获取的航向为14°，航角为3°。而采用启发式搜索算法与实际航向和航角一致。由此可知，基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制方法具有良好控制效果。4结语在传统自适应控制基础上研究基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制方法，使其能够实时调节相关参数。基于启发式搜索算法解决了传统方法中缺少自动生成控制规则和有关参数未调整的问题，使得船舶航向自动控制性能得到极大程度的提高。通过实验可知，该方法对航向、航角具有良好控制效果，因此，基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制方法具有一定应用前景。参考文献：陶小林.Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真[J].舰船科学技术,2017,22(10):82–84.[1]王文霞.基于动态三角网格和启发式搜索算法路径规划研究[J].现代电
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合遗传算法与启发式搜索的卫星频谱资源动态规划[J]. 张洪,龚勇,潘志松,胡谷雨. 北京邮电大学学报. 2017(S1)
[2]基于动态三角网格和启发式搜索算法路径规划研究[J]. 王文霞. 现代电子技术. 2017(11)
[3]Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真[J]. 陶小林. 舰船科学技术. 2017(10)
[4]单规格一刀切矩形排样问题的启发式搜索算法[J]. 王磊,刘强,陈新. 软件学报. 2017(07)
本文编号：2971255
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