船舶模糊航迹保持控制器设计及仿真

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1、‘巧分类号：密瑕单位代码１０１５１ＵＤＣ：？乂是組掌全日制学术型硕±研究生学位论文船舶模糊航迹保持控制器设计及仿真肖岐奎‘Ｉ指导教师张显库教授申请学位类别工学硕ｄ：学科（专业）名称交通信息工程及控制学位授予单位大连海事大学２０巧年１月分类号密级ＵＤＣ位代码１０１５１单大连海事大学硕±学位论文船舶模糊航迹保持控制器设计及仿真肖岐奎指导教师张显库职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学硕±学科（专业）交通信息工程及

2、控制论文完成日期２０１４年１２月答辩日期２０１５年１月答辩委巧会主席ＳｈｉｐＦｕｚｚＴｒａｃｋＫｅｅｉｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＳｓ化ｍＤｅｓｉｎａｎｄｙｐｇｙｇＳｉｍｕｌａ付ｏｎＡ化的ｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｐｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＸｉａｏｉｋｕｉＱＴｒａｆｉｃＩｎｆｏｒｍａ村ｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉ

3、ｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ的ｓｏｒＺｈａｎｇＸｉａｎｋｕＤ说ｅｍｂｅｒ２０１４大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果，＂＂撰写成博／硕±学位论文船舶模糊航迹保持控制器巧计及仿真。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论

4、文作者签名：私此ｉ学位论文版权使用授巧书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研巧生学位论文的规定：，即大连海事大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研巧所）等数据库中，并Ｗ电子出版物形式出版

5、发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。：保密□在解密后适用本授权书。本学位论文属于年＂＂不保密曲（请在Ｗ上方框內打Ｖ）论文作者签名：软姜导师签名：脅日期：月日抑ｒ年！中文摘要摘要一自动能已经成为现代化船舶必不可少的重要设备之，同时随着全球航运业的快速发展，自动躯的需求量也越来越大。航迹保持控制功能是自动巧的主要功一能之，尤其对长时间的大洋航行来说，航迹保持控制自动化在减少驾驶员劳动强度、提髙运行效率、增加安全性方面有着重要意义。因此研究设计出控制性能好、动能频度低、抗干扰能力强的航迹保持控制器显得十

6、分必要。－ｅ－ＯｆＳ本文采用间接式航迹保持控制思路。航迹保持控制外环ＷＬＯＳ（Ｌｉｎｉｈｔｇ）算法为基础来计算出船舶保持航迹所需的设定航向角度；航迹保持控制内环即航向保持控制选取模糊控制为控制策略。利用模糊控制原有的对模型精度要求不高、对干扰和参数变化有较高的鲁椿性及设计思路清晰简捷易于理解的特点，最终设计出控制性能好、动妮频度低、抗干扰能力强的航迹保持控制系统。ＬＯＳ算法在Ｎ．Ｋｈａｌｅｄ改进下己经具备了快速稳定趋近设定航迹的特点，但是在航迹段么间转向时，由于采用固定的转向提前距离，船舶在大角度转向时会有很大外飘现象。针对此

7、种情况设计出改进型ＬＯＳ算法，最终达到平稳转向的目的。模糊控制語在稳定控制阶段的控制抖动问题是控制器设计的难点。针对此问一题，本文在此做两方面的改进巧计。首先提出种扩大模糊输入变量和输出变量＂＂中间分区Ｚ的改进型模糊隶属度西数。送种改进策略使控制器在小的输入信号下的敏感度降低，进而大幅减缓稳定控制阶段的抖动问题，同时也使抖动前期的＂一。平稳时间延长，并为后续改进提供了保证再次是提出了种自阻尼型模糊控＂制器。该自阻尼策略是利用前时刻的控制器输出值来影响当前时刻的输出值，在这种自阻尼策略作用下最终模糊控制器的稳定控制阶段的抖动问题彻底解

8、决。仿真结果表明，通过Ｗ上３个方面