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船舶航向保持的鲁棒神经网络控制 被引量:20
1
作者 张显库 吕晓菲 +1 位作者 郭晨 杨盐生 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第5期54-58,共5页
设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统。这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力... 设计一个N5-5-5-5-5-5-1前向神经网络,经训练得到一个开环的船舶航向保持控制器,使其能够较好地保持典型输入信号作用下的船舶航向;然后应用闭环增益成形算法,形成闭环控制系统。这种基于神经网络的航向保持方案,将神经网络的适应能力、非线性函数映射能力和闭环增益成形算法的鲁棒性结合起来,改善了系统的鲁棒性能。这种方法设计过程简单,物理意义明显。 展开更多
关键词 神经网络 闭环增益成形 鲁棒控制器 航向保持
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基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持非线性控制 被引量:19
2
作者 张显库 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期140-143,共4页
为简化船舶航向保持非线性控制器设计的过程,通过构建Lyapunov能量函数,将设计步骤由2步变为1步,减少了控制器参数的整定数量,避免了非线性控制律对消系统的非线性项.以实际船舶为例,结果表明,采用以上方法设计的非线性简化控制器具有... 为简化船舶航向保持非线性控制器设计的过程,通过构建Lyapunov能量函数,将设计步骤由2步变为1步,减少了控制器参数的整定数量,避免了非线性控制律对消系统的非线性项.以实际船舶为例,结果表明,采用以上方法设计的非线性简化控制器具有一定的鲁棒性,主要控制指标良好,施舵合理. 展开更多
关键词 船舶 航向保持 非线性控制 LYAPUNOV稳定性 能量函数
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船舶进出港低速航向保持 被引量:16
3
作者 张显库 肖惟楚 郭晨 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期77-81,共5页
为了在船舶进出港时,船舶处于浅水域并以低速航行,在风、浪等强扰动作用下,增强航向控制性能,减小能源损耗,选择三阶Nomoto模型,将航速和水深变化反映到模型参数的变化上,基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器,建... 为了在船舶进出港时,船舶处于浅水域并以低速航行,在风、浪等强扰动作用下,增强航向控制性能,减小能源损耗,选择三阶Nomoto模型,将航速和水深变化反映到模型参数的变化上,基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器,建立基于风、浪干扰的非线性船舶运动数学模型,并用S函数来实现。用PID控制器对非线性船舶运动数学模型进行控制,在Simulink环境中对各种水深、船速及海况进行航向控制仿真。从仿真曲线可看出其航向跟踪效果良好,静差为0,且施舵合理,所设计的控制器对非线性船舶运动数学模型具有良好的控制性能。 展开更多
关键词 交通控制 低速航行 浅水效应 航向保持 Nomoto模型 闭环增益成形
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一种基于精确反馈线性化的非线性鲁棒控制器 被引量:10
4
作者 张显库 宫永超 杨盐生 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2005年第4期417-423,共7页
基于精确反馈线性化原理将非线性数学模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出鲁棒精确反馈线性化控制器,并将之用于船舶自动舵的航向保持方案中,用Matlab的Simulink进行了名义模型、摄动模型和不同海况干扰等多方面的仿真研究,最后将... 基于精确反馈线性化原理将非线性数学模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出鲁棒精确反馈线性化控制器,并将之用于船舶自动舵的航向保持方案中,用Matlab的Simulink进行了名义模型、摄动模型和不同海况干扰等多方面的仿真研究,最后将结果与基于LQR的精确反馈线性化控制器的仿真结果进行比较,得出本研究具有设计简单、物理意义明确和控制器鲁棒性较强的优点. 展开更多
关键词 精确反馈线性化 非线性 闭环增益成形 鲁棒 航向保持
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船舶航向保持的非线性逆推鲁棒控制算法 被引量:13
5
作者 张显库 《大连海事大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期80-83,共4页
为提高控制器的鲁棒性能,针对非线性船舶航向保持系统,将简化的逆推算法与闭环增益成形算法相结合,设计出非线性鲁棒控制器.以大连海事大学实习船“育鲲”号为例进行仿真.结果表明,该算法能够使船舶无超调无静差地跟踪设定航向,调节时间... 为提高控制器的鲁棒性能,针对非线性船舶航向保持系统,将简化的逆推算法与闭环增益成形算法相结合,设计出非线性鲁棒控制器.以大连海事大学实习船“育鲲”号为例进行仿真.结果表明,该算法能够使船舶无超调无静差地跟踪设定航向,调节时间为200 s,控制效果良好,且控制器对模型摄动具有一定的鲁棒性.该算法设计过程简单,物理意义明显. 展开更多
关键词 船舶航向 航向保持 非线性系统 鲁棒控制 逆推算法
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船舶航向GA-PID自适应控制研究 被引量:13
6
作者 刘胜 方亮 +1 位作者 葛亚明 傅荟璇 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第16期3783-3786,共4页
设计了船舶航向保持GA-PID自适应控制系统,通过系统辨识得到船舶航向运动的数学模型,在该模型的基础上采用遗传算法优化PID参数,将优化所得参数赋予实际的航向保持系统。在系统运行过程中,不断检测航向角偏差的标准差值,若该值超出设定... 设计了船舶航向保持GA-PID自适应控制系统,通过系统辨识得到船舶航向运动的数学模型,在该模型的基础上采用遗传算法优化PID参数,将优化所得参数赋予实际的航向保持系统。在系统运行过程中,不断检测航向角偏差的标准差值,若该值超出设定范围,则重新辨识模型,优化参数。对系统进行仿真,仿真结果表明,与单纯形法优化的PID控制系统相比,该系统对海情的变化具有良好的自适应能力。该系统简单可行,具有工程应用价值。 展开更多
关键词 航向保持 系统辨识 自适应控制 遗传算法(GA)
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基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持控制器设计 被引量:12
7
作者 李纪强 张国庆 尚洪达 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第4期15-19,共5页
针对受外界海洋环境扰动的欠驱动船舶航向保持控制问题,设计一种基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持控制算法。通过Lyapunov理论,证明设计的控制器半全局一致最终有界稳定(Semi-Global Uniform and Ultimately Bounded,SGUUB)。以... 针对受外界海洋环境扰动的欠驱动船舶航向保持控制问题,设计一种基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持控制算法。通过Lyapunov理论,证明设计的控制器半全局一致最终有界稳定(Semi-Global Uniform and Ultimately Bounded,SGUUB)。以“育鲲”轮为船舶模型,建立考虑外界干扰的非线性Nomoto数学模型,在4级海况下进行航向保持仿真试验,并且与已有的控制算法进行对比,仿真结果表明:在达到稳定之后,基于鲁棒自适应扰动观测器的船舶航向保持器能使舵机操舵频率明显下降,舵机损耗较低,进一步验证提出的控制器算法具有较好的控制效果和鲁棒性。 展开更多
关键词 欠驱动船舶 航向保持 鲁棒自适应 扰动观测器 Nomoto数学模型
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广义预测船舶航向控制 被引量:5
8
作者 胡耀华 蒋丹东 贾欣乐 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期156-159,164,共5页
提出了基于广义预测的船舶航向保持和转向控制算法,其中控制器参数可根据智能规则自动调整。仿真结果验证了算法的有效性。
关键词 广义预测控制 船舶 航向控制 操纵性
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航向保持鲁棒最小二乘支持向量机控制 被引量:8
9
作者 刘胜 宋佳 李高云 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期551-555,561,共6页
考虑到船舶航向控制中,存在的大量不确定因素及对控制系统的实时性要求,提出一种基于鲁棒最小二乘支持向量机(RLSSVM)的船舶航向保持控制方案.该控制策略充分利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力、自学习适应能力和并行信息处... 考虑到船舶航向控制中,存在的大量不确定因素及对控制系统的实时性要求,提出一种基于鲁棒最小二乘支持向量机(RLSSVM)的船舶航向保持控制方案.该控制策略充分利用最小二乘支持向量机良好的非线性映射能力、自学习适应能力和并行信息处理能力,并与H^2/H~∞鲁棒控制算法相结合,优势互补,形成闭环控制.仿真结果表明,该系统对海情的变化有良好的自适应能力,鲁棒性强,实现了航向保持精确控制. 展开更多
关键词 航向保持 最小二乘支持向量机控制 鲁棒控制
原文传递
舰船航向保持的变结构控制及仿真 被引量:6
10
作者 吴汉松 黄凯 徐袭 《海军工程大学学报》 CAS 2004年第3期27-31,共5页
运用变结构控制理论和计算机仿真技术研究舰船航向保持过程的变结构控制问题,针对舰船定向航行要求航向准、舵角小的控制特点,采用二次型最优控制方法设计滑动模态超平面,设计了满足滑模超平面到达条件的指数趋近律,导出了对应的控制律... 运用变结构控制理论和计算机仿真技术研究舰船航向保持过程的变结构控制问题,针对舰船定向航行要求航向准、舵角小的控制特点,采用二次型最优控制方法设计滑动模态超平面,设计了满足滑模超平面到达条件的指数趋近律,导出了对应的控制律。同时,为进行比较研究,设计了PID控制器并整定了相关参数。理论分析与仿真研究表明:对于舰船定向航行,变结构控制方案正确可行,控制效果优于PID控制方案。 展开更多
关键词 航向保持 变结构控制 滑动模态 最优控制 计算机仿真
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船舶航向最小二乘支持向量机内模控制 被引量:6
11
作者 宋佳 刘胜 李高云 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第A01期183-187,192,共6页
针对船舶航向控制中出现的舵机速度饱和问题,设计了船舶航向保持最小二乘支持向量机内模控制系统,该控制系统采用双口内模控制结构,并利用改进最小二乘支持向量机在线增量算法建立内模控制器及观测模型。仿真结果表明,该系统对海情的变... 针对船舶航向控制中出现的舵机速度饱和问题,设计了船舶航向保持最小二乘支持向量机内模控制系统,该控制系统采用双口内模控制结构,并利用改进最小二乘支持向量机在线增量算法建立内模控制器及观测模型。仿真结果表明,该系统对海情的变化具有良好的自适应能力,尤其在高海情下,能够有效降低舵角速度饱和率以及舵机的功耗,使航行可靠性得到提高。 展开更多
关键词 航向保持 双口内模控制 最小二乘支持向量机
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非线性修饰与模糊控制船舶航向保持控制比较 被引量:6
12
作者 冯永孝 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第4期12-15,27,共5页
为寻找一种更为节能的船舶航向保持控制算法,采用非线性修饰技术和模糊控制技术,分别设计两种控制算法。通过使用SIMULINK工具箱,以"育鹏"轮为仿真对象,对两种算法的控制效果进行验证和对比。结果表明:使用指数函数修饰技术... 为寻找一种更为节能的船舶航向保持控制算法,采用非线性修饰技术和模糊控制技术,分别设计两种控制算法。通过使用SIMULINK工具箱,以"育鹏"轮为仿真对象,对两种算法的控制效果进行验证和对比。结果表明:使用指数函数修饰技术设计的控制算法,能够较好地实现船舶航向保持的目标,同时使平均舵角的使用率下降约15%,并且在船舶模型发生摄动时仍然能保持良好的控制效果。这表明使用非线性修饰算法设计的控制器具有节能和鲁棒性强的特点。 展开更多
关键词 航向保持 非线性修饰 模糊控制 指数函数 鲁棒性
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基于自适应广义预测控制的船舶航向保持 被引量:5
13
作者 牛良 高键 《微计算机信息》 北大核心 2006年第09S期106-107,共2页
提出了基于自适应广义预测控制的船舶航向保持算法,将控制算法应用到船舶航向控制系统,仿真结果证实了算法的有效性.
关键词 广义预测控制 自适应控制 航向控制
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考虑通信时延的船舶航向保持鲁棒自适应控制 被引量:5
14
作者 徐国平 张显库 张国庆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期59-65,共7页
为了进一步研究船舶航向保持远程控制,本文提出一种鲁棒自适应神经网络控制方案以解决网络诱导时延对系统稳定性和性能的不良影响。与传统Backstepping方法不同,该方案将系统不同阶子系统中的不确定部分纵向传递至第n个子系统,并利用径... 为了进一步研究船舶航向保持远程控制,本文提出一种鲁棒自适应神经网络控制方案以解决网络诱导时延对系统稳定性和性能的不良影响。与传统Backstepping方法不同,该方案将系统不同阶子系统中的不确定部分纵向传递至第n个子系统,并利用径向基函数神经网络进行在线逼近,达到对系统中模型不确定部分的有效补偿,从而解决远程控制系统中不确定时延问题。通过实际测试分析海事卫星通信网络时延特性,以"育鲲"轮为例开展仿真试验,结果验证了本文算法的有效性,且对模型摄动和外界环境干扰具有较好的鲁棒性能。该算法具有计算量小、鲁棒性强、易于工程应用的优点。 展开更多
关键词 船舶 航向保持 BACKSTEPPING 鲁棒自适应控制 网络控制系统 卫星通信时延
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两种非线性鲁棒PID控制器 被引量:4
15
作者 张显库 郭晨 杨盐生 《黑龙江大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2005年第5期605-609,共5页
针对非线性船舶航向保持系统,给出一种基于精确反馈线性化和闭环增益成形算法的非线性鲁棒PID控制器,该非线性PID控制器由非线性函数项和鲁棒PID控制器组成。另外,还给出一种完全基于闭环增益成形算法的非线性鲁棒PID控制器,其包含了具... 针对非线性船舶航向保持系统,给出一种基于精确反馈线性化和闭环增益成形算法的非线性鲁棒PID控制器,该非线性PID控制器由非线性函数项和鲁棒PID控制器组成。另外,还给出一种完全基于闭环增益成形算法的非线性鲁棒PID控制器,其包含了具有定时功能的开关元件,两种非线性PID控制器在提高系统鲁棒性能的基础上,简化了控制器设计,从仿真结果可以看出,航向保持效果良好。 展开更多
关键词 闭环增益成形 精确反馈线性化 非线性PID 鲁棒 航向保持
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考虑暂态/稳态性能的船舶航向保持控制 被引量:4
16
作者 田佰军 刘正江 郑云峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期640-645,共6页
为进一步解决模型存在不确定性和外界环境干扰的船舶航向保持指定性能控制问题,在Backstepping方法基础上,引入指定性能函数和系统变换,提出一种适用于一般非线性系统的鲁棒自适应控制策略。考虑到系统初始状态不确定问题,将指定性能函... 为进一步解决模型存在不确定性和外界环境干扰的船舶航向保持指定性能控制问题,在Backstepping方法基础上,引入指定性能函数和系统变换,提出一种适用于一般非线性系统的鲁棒自适应控制策略。考虑到系统初始状态不确定问题,将指定性能函数设计与系统初始跟踪误差关联,充分利用船舶模型内部结构特征,避免了现有研究中针对不同初始跟踪误差和符号需要重新设计控制器的缺陷。该算法解决了船舶航向保持控制中暂态过程对超调量和收敛速率等控制性能的指定问题,理论分析和仿真实例验证了所提出控制策略的有效性。 展开更多
关键词 船舶 航向保持 BACKSTEPPING 指定控制性能 暂态性能 鲁棒控制
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快速船在随浪中的航向保持能力的评估(英文) 被引量:4
17
作者 华建波 《船舶力学》 EI 2004年第6期1-12,共12页
本文用半约束模型试验技术、半经验数值模型和数值模拟实用方法分析了一艘巡逻艇在随浪中的航向保持能力。并给出了以稳性界限形式表示的评估结果,它可适用于不同设计概念的比较研究以及工作指南的开发。
关键词 快速船 航向保持 波浪载荷 能力评估
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基于网络控制的船舶航向简捷鲁棒控制 被引量:4
18
作者 徐国平 张显库 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期5-8,共4页
以实习船"育鲲"轮的非线性响应模型为控制对象进行仿真试验.结果表明,在恶劣海况下,控制器可以达到超调小、无静差,对模型摄动和干扰具有鲁棒性能.该控制器设计过程简单,控制效果良好.
关键词 船舶 航向保持 网络控制系统 简捷鲁棒控制 时延 闭环增益成形
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精确反馈线性化在船舶航向保持器上的应用 被引量:1
19
作者 宫永超 张显库 《舰船电子工程》 2006年第3期73-76,共4页
现有的船舶航向保持器的设计大都采用Nomoto线性模型,而忽略了船舶操纵运动的非线性因素,因此航向控制的精度比较低。选择状态反馈精确线性化方法,将响应型船舶运动的非线性数学模型进行线性化,再利用基于闭环增益成形算法的鲁棒控制器... 现有的船舶航向保持器的设计大都采用Nomoto线性模型,而忽略了船舶操纵运动的非线性因素,因此航向控制的精度比较低。选择状态反馈精确线性化方法,将响应型船舶运动的非线性数学模型进行线性化,再利用基于闭环增益成形算法的鲁棒控制器进行控制,然后在Matlab的Simulink下进行系统仿真,仿真结果表明,所设计的基于闭环增益成形算法的控制器比基于LQR的控制器具有更好的控制能力。 展开更多
关键词 闭环增益成形 船舶非线性模型 状态反馈精确化 航向保持器 鲁棒控制
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船舶航线保持自适应控制器的设计与仿真试验研究 被引量:3
20
作者 黄义新 方怡冰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2001年第5期608-610,共3页
主要介绍适用于船舶航线保持自动控制系统的自校正控制算法,由于选择了具有偏航距离加权约束的广义最小方差性能指标,使所设计的控制器不仅适合于航向保持自动操舵,而且适合于航线保持自动控制。实验表明,该控制器具有良好的性能。
关键词 航线保持 航向保持 自适应控制器 仿真 船舶 航线 数学模型
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