發(fā)布時(shí)間：2025-01-15 09:06

　　針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)船舶路徑跟蹤中所存在的外界環(huán)境干擾及舵機(jī)受約束等問(wèn)題,將徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(radial basis function,RBF)與模型預(yù)測(cè)控制(model predictive control,MPC)相結(jié)合,進(jìn)而達(dá)到既能使船在外界干擾下準(zhǔn)確地跟蹤上參考路徑,又能保證所設(shè)計(jì)出的控制舵角在舵機(jī)約束范圍之內(nèi)。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:1.結(jié)合MPC能在控制輸入具有約束條件下求次優(yōu)解的優(yōu)點(diǎn),以解決控制輸入舵角飽和的問(wèn)題。2.以具有高耦合性和非線性的船舶分離型模型(mathematical model group,MMG)作為MPC預(yù)測(cè)模型,更符合船舶航行的實(shí)際情況,以提高預(yù)測(cè)模型精度。并引入了歐拉迭代法以離散和預(yù)測(cè)船舶未來(lái)狀態(tài),進(jìn)而簡(jiǎn)化對(duì)MMG模型的預(yù)測(cè)和MPC的運(yùn)算。3.利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練逼近特點(diǎn),通過(guò)對(duì)船舶歷史信息的訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)對(duì)外界風(fēng)流干擾的逼近,以補(bǔ)償MPC控制器,提高控制器對(duì)外界環(huán)境干擾的魯棒性。最終仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的MPC控制器可以使船舶在風(fēng)流干擾和舵角約束的情況下準(zhǔn)確地跟蹤上設(shè)定的路徑,并且所設(shè)計(jì)的控制舵角光滑無(wú)抖振,減小了舵機(jī)能量損耗,這些驗(yàn)證了所提控制算法的有效...

【文章頁(yè)數(shù)】：56 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１船舶在平面的位置與運(yùn)動(dòng)參數(shù)??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｈｉｐ＇ｓ?ｐｌａｎｉｍｅｔｒｉｃ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ?，??

?基于模型預(yù)測(cè)控制方法的船舶路徑跟蹤控制???本文主要研究的是水面船舶在平面上的運(yùn)動(dòng)，船舶在平面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中垂蕩與縱??搖還有橫搖這三種行為的干擾是非常小的，所以可以把垂蕩與縱搖以及橫搖這三種行為??忽略，僅僅需要對(duì)縱蕩運(yùn)動(dòng)，橫蕩運(yùn)動(dòng)以及艏搖運(yùn)動(dòng)這三類運(yùn)動(dòng)進(jìn)行討論即可，這樣一?....

圖２．２船舶所受外力及力矩??Ｆｉｇ．?２．２?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｆｏｒｃｅ?ａｎｄ?ｍｏｍｅｎｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｈｉｐ??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???２．１．２建立船舶的運(yùn)動(dòng)模型??分離型模型（ＭＭＧ）是基于深層次的理論分析結(jié)合大量的試驗(yàn)進(jìn)行研究的，其將??作用于船舶上的流體動(dòng)力和力矩分解為作用于船體、螺旋槳和舵上的流體動(dòng)力和力矩，??并考慮各流體動(dòng)力和力矩之間的相互影響［３４］。??船....

圖３．６無(wú)干擾的曲線路徑跟蹤??Ｆｉｇ．?３．６?Ｃｕｒｖｅ?ｐａｔｈ?ｔｒａｃｋｉｎｇ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ??

?＿?…—??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??ｒ／ｓ??１０ｒ?—＿?ｆ?—?—?Ｔ＂?－?ｉ?Ｉ?—Ｉ?Ｉ＊?ｉ?廠?＿＿?—￣Ｉ?ｉ??４／＾?＾???＇???＾？ｉ〇ｒ／??－２０＾??？３〇ｆ?－１??０?１００?２....

圖４．３無(wú)干擾的直線路徑跟蹤??Ｆｉｇ．?４．３?Ｓｔｒａｉｇｈｔ?ｐａｔｈ?ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ｗｉｎｄ／ｃｉｉｒｒｅｎｔ?ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ??

?基于模型預(yù)測(cè)控制方法的船舶路徑跟蹤控制???ＭＡＴＬＡＢ中利用編程求優(yōu)化解，在仿真過(guò)程中只考慮船舶縱向的路徑跟蹤控制。如下??圖４．２所示：??ｗ?ｒ?????Ｊ?????ｙ?ｉ?一階滑?／?￣ｍｐｃ＂＂＂?Ｓ?船舶??＾模控制￣＾控制器模型??圖４．２?—階滑模與模型預(yù)測(cè)控制....

本文編號(hào)：4027181