船舶RBF神经网络自适应滑模航迹控制

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BerrySZ
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
如今,人工智能和先进控制技术高速发展,水面船舶控制向着智能化、快速化的方向发展,水面船舶控制作为船舶装备领域的一个重要模块,得到了国内外学者的广泛关注。船舶在航行的过程中受到外部环境的影响很大,在设计船舶运动控制器时如果充分考虑外界因素,可以在一定程度使船舶控制系统的鲁棒性能有所提高,对于船舶运动控制的研究有着重要意义。在欠驱动船舶路径跟踪过程中,存在着内部模型不确定和外界干扰等问题。为了解决这些问题,本文提出了一种基于径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的滑模控制算法。在控制器的设计过程中,首先通过将横向位移偏差和反推法相结合的方法来进行参考艏向角的设计;接下来引入双曲正切函数设计非线性滑模面并通过计算得到滑模控制律;最后引入RBF神经网络分别对舵角增益、内部模型不确定项和外部干扰的不确定项以及流干扰和横向速度带来的扰动进行逼近,并通过构造李雅普诺夫函数进行了稳定性的分析。本文的主要创新点可以总结为以下两点:(1)现有船舶运动控制研究中都将船舶的舵角增益看成一个固定的值,然而在船舶的实际操作过程中舵角增益是变化的,不能简单的当成一个固定的值看待。本文中将舵角增益当成一个变量,通过RBF神经网络对舵角增益以及内部模型不确定项和外部干扰的不确定项进行逼近补偿。(2)考虑到船舶易遭受外界环境干扰影响而产生横向位移,同时考虑到RBF神经网络具有能够逼近非线性函数的特点。本文中利用RBF神经网络对流干扰和横向速度带来的扰动以及内部模型不确定项和外部干扰的不确定项进行了逼近。最后为了验证本文所设计控制器具有一定的有效性和鲁棒性,在MATLAB平台中采用船舶分离式模型(Mathematical model group,MMG)进行了仿真。仿真的结果表明,本文所设计的控制器可以很好地对参考直线路径和参考曲线路径进行跟踪,并且RBF神经网络也能够对舵角增益、内部模型不确定项和外部干扰的不确定项以及流干扰和横向速度带来的扰动进行较好的逼近。综上所述,本文中设计的船舶路径跟踪控制器具有很好的鲁棒性。
其他文献
报纸
海上风电工程虽然具有显著的经济和社会效益,但距离通航水域较近,在建成后将成为该水域内永久性的航行障碍物,对附近船舶的通航安全产生重大影响,甚至会发生船舶与风电工程的维保船或者风机的碰撞事故,造成重大人员伤亡及经济损失。为研究海上风电工程周边航路的通航安全,本文根据海上风电工程特征,全面系统地分析了影响海上风电工程周边航路通航安全的因素,选取水文气象、交通环境、通航船舶和安全保障等因素建立评价指标体
学位
目的探讨陶瓷-陶瓷摩擦面非水泥假体全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)治疗年轻股骨头坏死性髋关节炎患者的中期疗效。方法回顾分析96例年轻患者(127髋)因股骨头坏死致严重髋关节炎接受陶瓷-陶瓷摩擦面非骨水泥假体THA的临床资料。所有手术均由同一手术医生实施。在随访中,采用Harris髋关节评分,西安大略大学和麦克马斯特大学骨关节炎指数(Western Ontario
会议
近几十年来,随着科技与经济的快速发展,人们对于资源的需求越来越大。随着人口激增、陆地资源短缺、环境遭到破坏等问题的影响,人们逐渐将目光转移至海洋资源开发。随着各国对海洋资源的开发利用,为了提高海上作业的精度,船舶动力定位系统逐渐成为了人们研究的对象。由于船舶大多具有较强的非线性、模型参数不确定以及容易受到环境干扰的特点,本文针对国内外复杂非线性系统控制问题进行了学习与研究,了解了复杂非线性系统容错
学位
21世纪以来,计算机技术飞速发展,人类开始朝着智能化、数字化和全自动化的方向发展,无人技术也逐渐走进人类视野,渗透进人们生活的全行业全领域。面对恶劣复杂的海洋环境,无人艇不仅可以在危险海域或不适宜常规船舶航行的海域自主执行航行任务,还可以通过多无人艇协作提髙工作效率,在未来的海上作业中将扮演重要角色。无人艇自主航行是指无人艇在没有人的干预下,自主地完成一系列的决策和行为,达到安全、经济航行的效果。
学位
随着近年来我国海上航运事业取得的持续快速的发展,中国沿海地区也已经发展成为了当今世界上水路交通运输事业最为发达繁忙的经济地区。由于海上交通规模的不断扩大,海洋事故发生率也有逐年上升的发展势头,建设完善的水路运营管理机制非常关键,而准确的船舶交通流预测正是最为直观的科学管理依据,能够对水路管理提供有效支持,船舶交通管理人员可以根据船舶交通流预测结果提前对船舶进行诱导指挥,避免一系列交通安全事故的发生
学位
多智能体系统(MAS)的提出来源于自然环境中的生物群体行为,而海上无人艇(USV)系统则是MAS在海洋应用中的集中体现,USV系统可以将个体USV智能化程度高、感知能力强等优点进行放大,并可以通过通信网络实现多个USV之间的信息交互。在实际应用中,USV系统需要能够适应不同的作业环境和作业形式,例如在广阔水域中的不同位置去执行任务或者由一个系统去执行不同类型的任务。通过多一致性控制,对执行的任务进
学位
近年来,海洋溢油事故频繁发生。来自石油钻探平台的事故或石油运输管道的破裂将导致大量原油的泄漏,如2010年发生的墨西哥湾溢油事故、2013年黄岛输油管道破裂等;运油船舶的撞击或倾覆会导致混合的油品泄漏,如2018年桑吉轮撞船事故;船舶行驶过程中也可能无意地泄漏或有意地排放燃料用油与机械的润滑油。这些溢油事故不仅造成资源的浪费,经济的损失,也对事故周边的环境、生态造成严重的破坏。快速准确地标绘溢油污
学位
精准的潮汐预测信息对于海上船舶的安全航行、进出口靠离泊和码头装卸货等活动有着十分重要的作用。现在对吃水深度测量的精度要求越来越高,所以对于潮位信息的精度要求也是在不断提高。在大型船舶穿过桥梁和船舶搁浅事故中,潮位信息的重要性也是十分明显的。传统的潮汐预测方法主要是调和分析法,该方法是基于历年来大量的观测记录而获取潮汐数据,以此获取调和分析预报模型。但是传统的调和分析法在进行潮汐分析时考虑的因素较少
学位
近年来,船舶自主避障系统是智能船舶领域的研究热点方向,这是提高智能船舶航行安全性以及降低海上交通事故、损失的关键技术之一。船舶自动避障系统是智能船舶执行航行任务的前提条件,而自动避障算法是其关键,尤其是局部区域避障,因其具有实时性、难以预测的性质,所以,对于船舶航行的安全性来说更为重要。因此,为了船舶航行的安全,本文针对局部避障方面的船舶自动避障系统展开研究。首先,本文针对人工势场法所固有的问题提
学位