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内河邮轮动态自适应过闸操纵决策方法
1
作者 黄立文 刘姣润 +2 位作者 张胡伟 杨洋 贺益雄 《武汉理工大学学报》 CAS 2024年第3期106-115,共10页
为实现内河邮轮过闸操纵动态自适应决策,构建风、流等干扰下船舶操纵运动模型,依靠自适应最优航向控制方法在不同速度下实现船舶保向、改向。基于良好船艺设定过闸过程中关键点的目标航速,提出基于最小二分法的航速控制方法实现变速控制... 为实现内河邮轮过闸操纵动态自适应决策,构建风、流等干扰下船舶操纵运动模型,依靠自适应最优航向控制方法在不同速度下实现船舶保向、改向。基于良好船艺设定过闸过程中关键点的目标航速,提出基于最小二分法的航速控制方法实现变速控制,建立可行航向求取方法,基于模型预测与反馈补偿的动态自适应控制方法校正剩余误差。在自适应决策框架内结合航速、航向控制方法和提出操纵决策方法。在设定试验场景下,进闸最大航迹偏差为26.72 m,最小为0.22 m;出闸最大航迹偏差为28.60 m,最小为0.20 m。结果表明:船舶能精准控制航迹沿推荐航线航行,可为闸区船舶自主航行研究提供理论基础和技术支持。 展开更多
关键词 邮轮过闸 航速航向控制 模型预测 自适应操纵决策
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非线性回波在舰船航向控制系统中的研究 被引量:1
2
作者 陈亚娜 石磊 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第1X期100-102,共3页
针对海上舰船航向控制问题进行研究。对非线性回波特征分析在舰船航行控制上的应用进行探讨。首先对舰船航行进行数学建模分析,再对航向控制进行建模,并对雷达回波的特性进行详细分析。通过分析捕获到的雷达回波信号相位,得到相位误差信... 针对海上舰船航向控制问题进行研究。对非线性回波特征分析在舰船航行控制上的应用进行探讨。首先对舰船航行进行数学建模分析,再对航向控制进行建模,并对雷达回波的特性进行详细分析。通过分析捕获到的雷达回波信号相位,得到相位误差信息,进而实现运动补偿,保持舰船航向。最后,以1艘大型舰船为例进行实验仿真,仿真结果证明算法的可行性。 展开更多
关键词 非线性 回波分析 舰船航向控制
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船舶航向自适应舵的一种设计方法
3
作者 张寿桂 陈聪贵 《集美航海学院学报》 1998年第1期15-18,22,共5页
根据PID自动舵和自适应操舵仪的控制优点,提出了船舶航向自适应舵的一种设计方法.给出了系统的结构,自适应PID操舵律的算法及船舶航向控制、舵令与舵角的编制方法.
关键词 船舶 航向控制 自适应操舵
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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
4
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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一种简单的鲁棒控制器的设计
5
作者 石芳 王兴成 颜德文 《中国仪器仪表》 2005年第9期64-64,66,共2页
当今大部分船舶航向保持器的设计都采用Nomoto线性模型,忽略了船舶操纵运动的非线性因素,未能彻底解决船舶的航向控制问题。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,再利用鲁棒控制器进行控制,然后在Ma... 当今大部分船舶航向保持器的设计都采用Nomoto线性模型,忽略了船舶操纵运动的非线性因素,未能彻底解决船舶的航向控制问题。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,所设计的控制器具有良好的控制能力。 展开更多
关键词 船舶非线性模型 状态反馈精确线性化 航向保持器 鲁棒控制 鲁棒控制器 设计 精确线性化方法 SIMULINK 非线性数学模型 船舶航向
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船舶运动航向自适应非线性控制的仿真研究 被引量:20
6
作者 杜佳璐 郭晨 张显库 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1445-1448,共4页
针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型,考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下,船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaum函数,并采用逆推(backstepping)技术,成功地解决了上述困难,设... 针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型,考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下,船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaum函数,并采用逆推(backstepping)技术,成功地解决了上述困难,设计了船舶航向自适应非线性控制器;借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界,系统的实际航向自适应地保持设定航向。以大连海事大学“育龙”轮为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。 展开更多
关键词 船舶运动航向控制 自适应 非线性 非匹配不确定 逆推算法 NUSSBAUM增益
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基于BP算法的船舶航向模糊PID控制研究 被引量:19
7
作者 彭秀艳 张文颖 贾书丽 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第4期623-626,共4页
以含有未知参数的船舶航向非线性模型为研究对象,设计了一种基于BP算法的船舶航向模糊自适应PID控制器。船舶航向传统PID控制的参数自适应能力弱,鲁棒性较差;BP算法可动态调整PID控制参数,但由于BP神经网络收敛速度慢,且有时会使设定的... 以含有未知参数的船舶航向非线性模型为研究对象,设计了一种基于BP算法的船舶航向模糊自适应PID控制器。船舶航向传统PID控制的参数自适应能力弱,鲁棒性较差;BP算法可动态调整PID控制参数,但由于BP神经网络收敛速度慢,且有时会使设定的指标函数达到局部极值,操纵性能不能令人满意。基于BP算法的模糊自适应控制策略,采用模糊规则对网络输入进行"归档",优化网络收敛速度,避免设定指标函数达到局部极值,改善了系统的操纵性能与鲁棒性。仿真实验结果表明该控制策略实现简单,具有较高控制精度。 展开更多
关键词 船舶航向控制 模糊自适应 BP神经网络 参数整定 PID控制
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基于反步法和滑模观测器的船舶航向控制 被引量:18
8
作者 朱齐丹 周芳 +1 位作者 赵国良 包卫卫 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期122-125,共4页
针对船舶航向控制系统中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,提出了一种将反步法和非线性滑模观测器相结合的控制方法.其中利用二阶滑模观测器对船舶转首角速度进行观测,由于观测器在有限时间内收敛,可将观测器和控制器进行独立... 针对船舶航向控制系统中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,提出了一种将反步法和非线性滑模观测器相结合的控制方法.其中利用二阶滑模观测器对船舶转首角速度进行观测,由于观测器在有限时间内收敛,可将观测器和控制器进行独立设计,避免了对系统建立精确数学模型的要求.同时利用反步法进行控制器设计,保证了闭环系统的全局渐近稳定.仿真结果表明,所设计的控制器不仅能保证系统稳定跟踪期望信号,而且对给定的扰动量能准确观测,从而提高了系统的鲁棒性. 展开更多
关键词 船舶航向控制 滑模控制 非线性观测器 反步法 鲁棒性 全局渐近稳定
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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
9
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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船舶自动舵研究综述 被引量:18
10
作者 徐国平 张显库 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期191-200,共10页
介绍了国内外对船舶自动舵航向保持控制、航迹保持控制及其他功能方面的研究成果,将船舶自动舵研究与IMO的"益航海"战略实施计划结合起来,提出了船舶自动舵研究的算法先进化、功能综合化、实现网络化、使用简单化和装备国产... 介绍了国内外对船舶自动舵航向保持控制、航迹保持控制及其他功能方面的研究成果,将船舶自动舵研究与IMO的"益航海"战略实施计划结合起来,提出了船舶自动舵研究的算法先进化、功能综合化、实现网络化、使用简单化和装备国产化的发展趋势。 展开更多
关键词 船舶自动舵 航向保持控制 航迹保持控制 闭环增益成形 益航海
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基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制系统 被引量:12
11
作者 孟浩 赵国良 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2003年第4期395-399,共5页
为使船舶能在不同状态和环境下按所希望的要求改变船舶的航向,提出了一种基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制算法,利用神经网络建立了参考模型和船舶航向运动的辨识模型.并将模糊控制与神经网络相结合,设计了模糊神经网络控... 为使船舶能在不同状态和环境下按所希望的要求改变船舶的航向,提出了一种基于神经网络参考模型的船舶航向智能自适应控制算法,利用神经网络建立了参考模型和船舶航向运动的辨识模型.并将模糊控制与神经网络相结合,设计了模糊神经网络控制器.利用神经网络的学习功能对控制器的隶属度函数及推理规则进行修正,以提高其自适应能力.仿真结果表明该算法对船舶转向控制有良好的效果. 展开更多
关键词 船舶航向控制 模糊神经网络 参考模型 自适应控制
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基于自适应输出反馈的船舶航向控制 被引量:17
12
作者 王志文 彭秀艳 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期425-429,共5页
针对复杂海情下的航向跟踪问题,提出基于神经网络的自适应输出反馈控制方法.利用Lyapunov稳定性理论,证明了该控制设计方法的稳定性.为克服航向角速度难以测量的问题,应用线性观测器进行状态估计,并结合神经网络拟合了复杂海况下的水动... 针对复杂海情下的航向跟踪问题,提出基于神经网络的自适应输出反馈控制方法.利用Lyapunov稳定性理论,证明了该控制设计方法的稳定性.为克服航向角速度难以测量的问题,应用线性观测器进行状态估计,并结合神经网络拟合了复杂海况下的水动力不确定参数.为增强控制器的鲁棒性,对所设计的控制器进行了重新修正,使其具有更好的抗干扰能力.以一艘货船为例,进行了航向在10°和—10°间连续改变的仿真实验,结果表明设计的控制器具有船舶操纵的良好动态性能,且具有无超调、鲁棒性强的优点. 展开更多
关键词 船舶航向控制 自适应控制 输出反馈 神经网络
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船舶运动的混合智能控制 被引量:5
13
作者 杨国勋 郭晨 贾欣乐 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期21-25,共5页
将混合智能算法应用于船舶航向、转向控制 ,充分发挥了模糊逻辑、神经网络和遗传算法各自的优势 .采用 GA寻优与 BP算法学习模糊神经网络参数 ,通过竞争学习算法从样本数据中获取模糊控制规则 ,并与专家经验有机结合 ,弥补了各自的不足 .
关键词 船舶运动 混合智能控制 参数学习 结构学习 船舶航向 转向控制
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船舶航向非线性Backstepping自适应鲁棒控制 被引量:15
14
作者 叶宝玉 王钦若 +1 位作者 熊建斌 邓九英 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第4期607-610,共4页
针对非线性船舶航向控制中船舶参数及扰动的不确定性,提出了带有积分器的非线性Backstepping自适应鲁棒控制算法。首先对扰动界已知的非线性船舶实现船舶航向跟踪控制,并取得了全局指数稳定的控制效果。考虑到海洋环境的随机性对船舶的... 针对非线性船舶航向控制中船舶参数及扰动的不确定性,提出了带有积分器的非线性Backstepping自适应鲁棒控制算法。首先对扰动界已知的非线性船舶实现船舶航向跟踪控制,并取得了全局指数稳定的控制效果。考虑到海洋环境的随机性对船舶的影响,又对扰动界未知的非线性船舶实现船舶航向跟踪控制,并利用Lyapunov稳定性理论证明其满足L2控制标准,取得了全局稳定的控制效果。仿真结果验证了所设计方法的有效性。 展开更多
关键词 船舶航向控制 BACKSTEPPING 自适应鲁棒控制 稳定性分析
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船舶航向离散非线性系统自适应神经网络控制 被引量:14
15
作者 王欣 刘正江 +1 位作者 李铁山 蔡垚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期123-126,131,共5页
针对考虑舵机特性的船舶航向离散非线性控制系统,提出了一种基于神经网络的自适应控制设计方法。为了消除离散系统后推设计中存在"因果矛盾"的问题,原船舶航向离散系统通过变换得到等价的能够预测变量的前向预测系统。通过使... 针对考虑舵机特性的船舶航向离散非线性控制系统,提出了一种基于神经网络的自适应控制设计方法。为了消除离散系统后推设计中存在"因果矛盾"的问题,原船舶航向离散系统通过变换得到等价的能够预测变量的前向预测系统。通过使用单一神经网络逼近系统的所有未知部分,该控制设计方法可以有效地减轻控制系统存在的"计算量膨胀"问题,并具有控制器结构简单,控制参数少,易于工程实现等优点。同时,稳定性分析证明闭环系统的所有信号一致最终有界,并能使得航向跟踪误差任意小。最后,运用"育鲲"轮进行仿真研究以证明所提方法的有效性。 展开更多
关键词 船舶航向控制 离散非线性系统 径向基神经网络 单一神经网络控制 自适应控制 后推控制
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带有海浪滤波器的船舶航向反步自适应输出反馈控制 被引量:14
16
作者 彭秀艳 胡忠辉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期863-868,共6页
针对复杂海况下船舶航向控制中的模型非线性、参数不确定和海浪扰动问题,提出了一种基于反步法的非线性自适应输出反馈控制算法.首先基于无源理论设计了一种状态观测器以实现海浪滤波和状态估计,这种观测器无需海浪扰动的方差信息从而... 针对复杂海况下船舶航向控制中的模型非线性、参数不确定和海浪扰动问题,提出了一种基于反步法的非线性自适应输出反馈控制算法.首先基于无源理论设计了一种状态观测器以实现海浪滤波和状态估计,这种观测器无需海浪扰动的方差信息从而减少了观测器参数数量.然后假定系统模型参数未知,基于反步法给出了非线性控制律和参数自适应律.利用Lyapunov理论证明了这种自适应输出反馈控制系统的稳定性.仿真结果表明本文所提控制器具有较好的控制性能,对不确定性模型参数具有良好的自适应性. 展开更多
关键词 船舶航向控制 海浪滤波 自适应反步法 输出反馈 无源理论
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基于模拟退火优化的船舶航向模糊控制研究 被引量:7
17
作者 杨国勋 贾欣乐 +1 位作者 郭晨 孟志刚 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期42-45,共4页
本文采用模拟退火法对模糊控制参数进行优化 ,并对控制算法的实时性做了改进。将该算法应用于船舶的航向控制 ,可以避免普通模糊控制规则人为制定的不确定性。仿真结果表明 。
关键词 模糊控制 模拟退火法 模糊控制 参数优化 船舶 航向控制 导航
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用航向偏差的正弦函数驱动的自动舵控制算法 被引量:12
18
作者 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2011年第1期1-4,共4页
常规的闭环控制是以设定值与输出的误差为反馈信号,提出以设定值与输出之差的正弦函数为反馈信号驱动控制器,在不改变控制律的基础上,以较小的控制器输出取得相同的控制效果。以"育龙"轮为例,给出了用航向偏差的正弦函数驱动... 常规的闭环控制是以设定值与输出的误差为反馈信号,提出以设定值与输出之差的正弦函数为反馈信号驱动控制器,在不改变控制律的基础上,以较小的控制器输出取得相同的控制效果。以"育龙"轮为例,给出了用航向偏差的正弦函数驱动的自动舵控制算法的仿真结果,最大初始舵角下降了40%,而控制效果几乎与原控制效果相同,本算法具有节能、安全的优点。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 闭环增益成形 航向保持 非线性反馈 正弦函数 控制算法 仿真
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一种基于PD与模糊复合控制的船舶航向变结构控制器 被引量:5
19
作者 姚刚 汤天浩 《上海海运学院学报》 北大核心 2003年第3期200-204,209,共6页
对一种PD控制器和模糊控制器有机结合的船舶航向复合控制方法进行了研究。该方法利用PD控制器的快速性和模糊控制器的鲁棒性进行船舶航向控制,以解决PID控制器在高频干扰下难以保持航向以及普通模糊控制器不能同时兼顾大角度转向控制和... 对一种PD控制器和模糊控制器有机结合的船舶航向复合控制方法进行了研究。该方法利用PD控制器的快速性和模糊控制器的鲁棒性进行船舶航向控制,以解决PID控制器在高频干扰下难以保持航向以及普通模糊控制器不能同时兼顾大角度转向控制和小角度航向保持性能要求这两个问题。文中论述了系统结构和控制方法,仿真试验证明了该方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 航向控制 PID调节器 模糊逻辑 复合控制 船舶 PD控制器 变结构控制器
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船舶航向控制系统的反步滑模设计 被引量:10
20
作者 吴限 高双 +2 位作者 朱齐丹 徐光 俞健 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第S1期51-55,79,共6页
针对一类具有不匹配不确定的单输入单输出非线性系统,运用反馈线性化理论改变系统状态向量将其线性化,并提出一种基于反步滑模的控制算法。根据反步递推设计的思想,在每步中采用了鲁棒的变结构控制来使虚拟系统稳定,无需在反步设计中采... 针对一类具有不匹配不确定的单输入单输出非线性系统,运用反馈线性化理论改变系统状态向量将其线性化,并提出一种基于反步滑模的控制算法。根据反步递推设计的思想,在每步中采用了鲁棒的变结构控制来使虚拟系统稳定,无需在反步设计中采用自适应调节参数,减小了系统计算量,同时采用饱和函数解决了滑模控制的抖动问题。将其应用于船舶航向控制系统,通过对考虑喷水推进船舶喷口特性的航向控制系统的仿真应用,表明控制器对不匹配的模型摄动及海浪干扰变化不敏感、设计参数易于调节,系统能够实现对船舶航向的稳定控制。 展开更多
关键词 不匹配不确定系统 反馈线性化 反步控制 滑模变结构控制 航向控制
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