大型集装箱船舶航向智能控制的研究.pdf

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1、I’／●分类号UDC密级单位代码!Q151大型集装箱船舶航向智能控制的研究张宇杉指导教师郭晨职称学位授予单位大连海事大学教授申请学位级别工学硕士学科(专业)控制理论与控制工程，“-■广___、繁文完成日期，。，／2011年6月答辩日期。2011年7月答辩委员会主席，．叫／‘StudyonIntelligentCourseControlofLargeContainerShipAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofE

2、ngineeringbyZhangYushan(ControlTheoryandControlEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorGuoChenJune2011‘l■r／，4，抄、●，．-}l‘P■◆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，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文竺太型塞装筮监堑兢囱蟹筐撞剑数婴窥：：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未

3、公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权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、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门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以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《中国优秀博硕士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究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和

4、提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密∥(请在以上方框内打“√，，)论文作者签名：孑砂马哆导师签名：日期：山f1年]月r日、，，，。一中文摘要摘要大型集装箱船舶的操纵和运动控制是船舶控制领域的一个重要研究课题。船舶通常有“定向航行”和“机动航行”二种航行状态。本文主要基于一艘9572TEU集装箱实船数据建立其运动数学模型，对船舶航向智能控制进行了系统的研究。建立适当的船舶模型对航向控制器的设计来说是十分重要的。本文采用MMG建模方法，考虑外界风、流干扰影响，建立了常速域适用的船舶运动模型。同时也考虑到浅水效应影响

5、，对模型作出了相应的修正。利用MatlabS函数编写船舶模型，以9572TEU集装箱船舶为母型船，仿真验证了船舶操纵运动模型的有效性。并针对船速对船舶操纵性的影响，完成了相关的仿真计算。’航向控制器的设计是本文的研究重点。首先设计了一种继电反馈型自整定PID控制器。仿真结果表明，相比普通PID控制器来说，自整定PID控制器的控制效果得到一定的改善。由于船舶是一个复杂时变、存在非线性耦合的被控对象，难以建立与实际完全吻合的精确数学模型。所以针对这一问题，本文又设计了基本模糊控制器和模糊PID自整定控制器。仿真结果表明基本模糊控制器的控制性能基本达到控制要求，比普通PID控制效

6、果好，而模糊PID自整定控制器比基本控制器稳定性好，调节时间快，性能有所优化。最后引入了遗传算法对模糊控制器进行合理优化，选取最优控制规则，使模糊控制更加合理，仿真结果比较理想。‘关键词：船舶航向控制；继电型控制器；模糊控制；遗传算法l◆～●，英文摘要ABSTRACTManeuverabilityandthemotioncontrolproblemoflargecontainershipsisallimportantresearchsubjectinshipcontrolfield．Therearedirectednavigationandmobilenavigationt

7、wostates．Thispaperisbasedona9572TEUcontainershipdatatoestablishitsmathematicalmode，andsystematicallystudiesonshipcourseintelligentcontr01．Itisveryimportanttoestablishappropriateshipmodelforcoursecontroller．ThispaperadoptsMMGmodelingideas，consideringwindandcurr