_船舶自动舵控制技术发展研究_船舶自动舵控制技术发展研究

《_船舶自动舵控制技术发展研究_船舶自动舵控制技术发展研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、_船舶自动舵控制技术发展研究_船舶自动舵控制技术发展研究综　　述文章编号:1007-0257(2000)06-0001-04计算机自动测量与控制.2000.8(6)　ComputerAutomatedMeasurement&Control　船舶自动舵控制技术发展研究程启明,刘其明,王志宏,孙干超(盐城工学院计算机系和苏州大学江苏省计算机信息处理技术重点实验室,江苏盐城　224003)摘要:介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法,船舶自动舵可分为四个发展阶段,即机械舵、PID舵、自适应舵和智能舵,其中智能舵为目前最先进的自动舵,它又分为专家系统、模糊舵和神经网络舵。关键词:船舶操纵;自

2、动舵;PID控制;自适应控制;智能控制中图分类号:TP273;U66　文献标识码:ATheStudyonDevelopmentoftheControlTechniquesonShipAutopilotCHENGQi-ming,LIUQi-ming,WANGZhi-hong,SUNGan-chao(YanchengInstituteofTechnology,JiangsuComputerInformationProcessingTechniquesLab.,SuzhouUniversityYancheng　224003,China)————————————————————————————————

3、———————————————Abstract:Thecontrolmethodsofshipmaneuveringautopilotaredescribedandcomparedinthispaper.Theshipautopilotscontainfourdevelopmentalstages,thatis,mechanical,PID,adaptiveandintelligentcontrolautopilot.Theintelligentautopilotisnowthemostadvancedautopilot,itscontrolmethodscanbedividedintoexp

4、ertsystem,fuzzycontrolandneuralnetwork.Keywords:shipmaneuvering;autopilot;PIDcontrol;adaptivecontrol;intelligentcontrol1　引言船舶自动舵的控制技术水平与控制理论发展水平相一致。控制理论发展过程一般可分为3个阶段:第一阶段为20世纪40～60年代,称为“古典控制理论”时期;第二阶段为20世纪60～70年代,称为“现代控制理论”时期;第3阶段为20世纪70年代至今。70年代末,控制理论向着“大系统理论”和“智能控制”方向发展。自动舵大致经历了4个发展阶段:20世纪20年代,美国的

5、Sperry和德国的Anschuz在陀螺罗经研制工作取得实质性进展后分别研制出机械式自动舵[4],这为第一代自动舵;20世纪50年代,随着电子学和伺服机构理论的发展与应用,出现了集控制技术和电子器件发展成果于一体的第二代自动舵,这就是著名的PID舵;到了60年代末,人们将自适应理论引入船舶操纵,瑞典等国家纷纷将自适应舵从实验室装到实船上,形成了第三代自动舵———自适应舵;从80年代起,人们开始寻找———————————————————————————————————————————————类似于人工操舵的方法,像熟练的舵手运用操舵经验和智慧那样有效地控制船舶,收稿日期:2000-07-25基金

6、项目:江苏省跨世纪学科带头人科研基金项目(苏科教技[1998]50号);江苏省计算机信息处理技术重点实验室开放课题基金项目(苏大科[2000]07号)。作者简介:程启明(1965-),男,江苏省盐城市人,省跨世纪学科带头人,已发表论文90多篇,编书8部,主要从事微机测量与控制、智能控制理论与应用、数字信号处理、生物医学工程等的研究。于是出现了第四代的智能舵。智能舵的控制方法有3种,即专家系统、模糊控制和神经网络控制。此外,90年代前,船舶上安装的自动舵一般只能进行航向控制。随着在船上装备全球定位系统(GPS)等先进导航设备,人们开始设计精确的航迹控制自动舵,将船舶控制在给定的计划航线上。2　船

7、舶自动舵的控制方法2.1　PID控制70年代初,自动舵仍是一个简单的控制设备,舵角信号由航向偏差乘上比例系数得到,而航向偏差信号则由给定航向减去实际航向算出,其中比例常数应整定以适应载重和环境要求。为避免振荡,比例常数应取较低值。对于稳定低速航行的船舶,这种比例(P)控制效果基本令人满意,但对不稳定的船舶,这种简单的控制则不适用,而应包含航向误差导数项,即舵角信号还应加上微分系统乘以航向导数的偏差