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《神經(jīng)網(wǎng)絡在大型船舶航向控制中的應用研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、哈爾濱工程大學碩士學位論文神經(jīng)網(wǎng)絡在大型船舶航向控制中的應用研究姓名：楊能凱申請學位級別：碩士專業(yè)：模式識別與智能系統(tǒng)指導教師：劉勝20070301哈爾濱工程大學碩士學位論文摘要船舶的航向運動與橫搖運動是強烈耦合的，而這種相互耦合的運動根據(jù)試驗數(shù)據(jù)往往被擬合為非線性函數(shù)的形式，同時船舶在海上運動又會受到海浪的干擾作用?？梢姶暗倪\動本質(zhì)上是耦合非線性、大干擾的過程。本文基于船舶的非線性運動模型進行航向控制系統(tǒng)的設計，研究了神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制及其在船舶航向控制系統(tǒng)的應用。結(jié)論表明，在控制航向的同時，達到較高
2、的減搖效果。首先，基于牛頓定律建立了艏搖、橫蕩、橫搖三個自由度的船舶運動方程，并分析了船體所受外力(及力矩)，包括船體水動力、舵上所受的流體動力及海浪的干擾。并對舵液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)建模，采用動壓阻尼反饋校正調(diào)節(jié)伺服系統(tǒng)的性能指標，達到一定的要求。給出了隨機海浪橫蕩力、橫搖力矩、艏搖力矩的仿真算法。然后，總結(jié)了神經(jīng)網(wǎng)絡控制的現(xiàn)狀，分析了神經(jīng)網(wǎng)絡的穩(wěn)定性問題。針對船舶航向非線性系統(tǒng)數(shù)學模型，以控制航向為目的，設計了神經(jīng)網(wǎng)絡一PID控制器，驗證在三自由度模型的影響下，系統(tǒng)的控制效果。與此，為實現(xiàn)自動舵的航向／橫
3、搖控制，設計了神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制器。這個控制器包含了兩個神經(jīng)網(wǎng)絡，一個神經(jīng)網(wǎng)絡用于非線性系統(tǒng)的辨識，另一個神經(jīng)網(wǎng)絡作為控制器。兩個神經(jīng)網(wǎng)絡都采用改進的BP算法，在控制器設計完成的基礎上，利用MATLAB／simulink中進行了仿真。最后給出了航向控制系統(tǒng)的仿真曲線，仿真結(jié)果表明所設計的控制器達到了預期的控制效果，驗證了舵在航向保持的工況要求下，具有一定的減搖效果。關鍵詞：自動舵；神經(jīng)網(wǎng)絡；船舶航向控制；系統(tǒng)仿真哈爾濱工程大學碩士學位論文■ii■■■■；■；iji■■ii■■■■■●■■■■●j■■目ii
4、i宣P——一——II■■■■■自；；ji●■自i；；■一ABSTRACTThecouplingeffectbetweenshipdirectionkeepingandrollingsmbilizafiollisusuallyconsideredasnon-linearfunctionformaccordingtoexperimentdata．Meanwhile，theshipmotionisinterfczedbytheseawave．Sothemotionofshipisacoupling,non-li
5、nearprocesswithlargedisturbance．Thispaperdesignsacontrolsystemofshipdirectionkeepingaccordingtothenon-linearmotionmodelandstudiestheNN-adaptiveappliedtotheshipmotiondirectionkeeping．Thesimulationresultshowsthatthismethodhasniceperformanceonattenuatingther
6、ollingaswellascontrollingthedirectionoftheship．First，shipmotionequationofrearing,pitchingandrollingarefo衄dedbasedonNewtonmotionrules，andtheforceandtorqueexertedbytheseaarestudied,includinghydrodynamicforceofshipbody．hydrodynamicforceofrudderandthedisnIrl)
7、卸讎oftheseawave．ModelingthehydraulicS@I"VOsystemoftherudderandadoptingdynamicpressuredampfeedbackmethodtoimprovesen，osystemperformance．Pitchingforce，rollingforceandrearingtorquesimulationalgorithmsarealsoofferedSecond,thispapersummarizesthepresentdevelopme
8、ntofncBralnetworkcontrolandintroducesthestabilizationproblemofneuralnetworkcontr01．Accordingtothenon-linearmodelofshipmotiondirection,thispaperdesignsaNN．PIDcontrollerandvalidatesthecon缸oleffectundertheinfluenceDf3d
