究自基于数据驱动控制的船舶自动靠泊方法研

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随着E-航海战略的兴起,海上运输蓬勃发展,智能船舶的研究引起了越来越多学者们的关注,而船舶的自动靠泊研究就属于智能船舶中最困难、最复杂的难题之一。据统计,70%以上的船舶靠泊事故与驾驶人员在港内的不良船艺有关,因此,研究船舶的自动靠泊技术具有深刻的实际意义。
  船舶在进行靠泊时航速较低,且存在岸壁效应、浅水效应等复杂情况,故难以采用基于模型的运动控制算法实现对它的精确操控。船舶在靠泊时,允许的误差范围较小,单纯的使用Global Positioning System(GPS)数据满足不了自动靠泊的定位精度,因此本研究设计了一种实时采集动力学数据的硬件架构,并根据反馈的数据直接进行运动控制的方法,实现船舶的自动靠泊。
  该方法首先建立实验用喷水推进无人艇集成控制系统,通过在船上不同位置布设微波雷达形成阵列,获取船舶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,获取船舶的各项参数,并建立船舶运动数学模型,设计实验验证各参数的映射关系。
  然后根据船舶靠泊规则,精确定义的船舶靠泊状态,设计一种由上层调度算法和下层控制算法组成的船舶自动靠泊方法,上层的调度算法采用基于专家系统的逻辑推理表,结合船舶的各项实时数据,计算出船舶的指令航速与航向;下层使用基于实时数据驱动的无模型自适应控制来实现船舶的操控。
  最后设计实船实验,对船舶自动靠泊调度及控制算法进行验证,通过分析实验轨迹,验证了无模型自适应控制器具有良好的控制效果,且设计的船舶调度算法,能实现船舶的自动靠泊功能,实验结果表明,该方法具有可行性和实用性。
  
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