留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

船舶航迹复合预测控制模型

张桂臣 任光

张桂臣, 任光. 船舶航迹复合预测控制模型[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(6): 41-45.
引用本文: 张桂臣, 任光. 船舶航迹复合预测控制模型[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(6): 41-45.
ZHANG Gui-chen, REN Guang. Hybrid prediction control model of ship's track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(6): 41-45.
Citation: ZHANG Gui-chen, REN Guang. Hybrid prediction control model of ship's track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(6): 41-45.

船舶航迹复合预测控制模型

基金项目: 

高等学校博士学科点专项科研基金项目 20030151005

交通部交通应用基础研究项目 200332922505

详细信息
    作者简介:

    张桂臣(1971-), 男, 山东胶南人, 大连海事大学工学博士研究生, 从事复合控制与非线性控制研究

    任光(1952-), 男, 辽宁朝阳人, 大连海事大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U661.33

Hybrid prediction control model of ship's track

More Information
    Author Bio:

    Zhang Gui-chen(1971-), male, doctoral student of engineering, + 86-411-84726983, zhanggc2004@163.com

    Ren Guang(1952-), male, EngD, professor, + 86-411-84726983, reng@dlmu.edu.cn

  • 摘要: 为了提高船舶航行控制质量, 建立了船舶航迹复合预测控制模型, 依据灰色预测模型处理船舶运动控制的不确定量, 利用反传多层感知器自适应网络从船舶航行偏差的历史数据中得出控制偏差趋势, 根据灰色预测和神经网络预测的误差大小, 进行组合模型优选及组合权系数优化, 确定航迹最优控制策略。仿真结果表明: 当船舶旋回性指数、船舶追随性指数与滞后时间其中一个大于1时, 任何参数的改变均会引起PID振荡, 而船舶航迹复合预测控制模型能以较少的操舵动作迅速收敛, 从而使船舶航迹与预定航线更加拟合, 因此, 其控制系统的鲁棒性、快速性和稳定性高。

     

  • 图  1  船舶航迹控制系统

    Figure  1.  Ship's track control system

    图  2  反传多层感知器

    Figure  2.  Back propagation multilayer perceptron

    图  3  MLP & GM在K′=1, T′=1, τ=1 s时的仿真结果

    Figure  3.  Simulation result of MLP & GM when K′=1, T′=1 and τ=1 s

    图  4  PID在K′=1, T′=1, τ=1 s时的仿真结果

    Figure  4.  Simulation result of PID when K′=1, T′=1 and τ=1 s

    图  5  MLP & GM在改变K′时的仿真结果

    Figure  5.  Simulation result of MLP & GM while changing K

    图  6  PID在改变K′时的仿真结果

    Figure  6.  Simulation result of PID while changing K

    图  7  MLP & GM在改变T′时的仿真结果

    Figure  7.  Simulation result of MLP & GM while changing T

    图  8  PID在改变T′时的仿真结果

    Figure  8.  Simulation result of PID while changing T

    图  9  PID在改变τ时的仿真结果

    Figure  9.  Simulation result of PID while changing τ

    图  10  MLP & GM在改变τ时的仿真结果

    Figure  10.  Simulation result of MLP & GM while changing τ

  • [1] Motora S. On the automatic steering and yawing of ships inrough seas[J]. Journal of Society of Naval Architects, 1953, 12(2): 94-113.
    [2] Vance V. Model free adaptive control[J]. Control Engineer-ing, 2001, 5(6): 25-29.
    [3] 卜仁祥, 刘正江, 李铁山. 船舶航迹迭代非线性滑模增量反馈控制算法[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(4): 75-79. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200604017

    Bu Ren-xiang, Liu Zheng-jiang, Li Tie-shan. Increment feed-back control algorithmof shiptrack based on nonlinear slidingmode[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(4): 75-79. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200604017
    [4] Pomerleau D. Efficient training of artificial neural networksfor autonomous navigation[J]. Neural Computation, 1991, 3(1): 88-97. doi: 10.1162/neco.1991.3.1.88
    [5] 张松涛, 任光. 基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 72-76. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200504015

    Zhang Song-tao, Ren Guang. Fuzzy adaptive control for shipsteering autopilot based on backstepping technique[J]. Jour-nal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 72-76. (in Chinese) http://transport.chd.edu.cn/article/id/200504015
    [6] 杨盐生. 船舶运动控制研究[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(2): 34-39. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200302006

    Yang Yan-sheng. Reviewon ship motion control[J]. Journalof Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 34-39. (in Chinese) http://transport.chd.edu.cn/article/id/200302006
    [7] Jiang Chuan-wen, Quan Xian-zhang, Zhang Yong-chuan. Grey forecasting model and performance analysis of electricpower load[J]. International Journal Hydroelectric Energy, 2003, 17(4): 105-108.
    [8] Cybenko G. Approxi mation by superpositions of a sigmoidalfunction[J]. Mathematics of Control, Signals and Systems, 1989, 2(3): 303-314.
    [9] 张智星, 孙春在, 水谷英二. 神经-模糊和软件计算[M]. 张平安, 高春华, 译. 西安: 西安交通大学出版社, 2000.
    [10] Highley D D, Hil mes TJ. Load forecasting by ANN[J]. IEEE Computer Applicationin Power, 1993, 6(3): 10-15.
  • 加载中
图(10)
计量
  • 文章访问数:  300
  • HTML全文浏览量:  128
  • PDF下载量:  588
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2007-06-15
  • 刊出日期:  2007-12-25

目录

    /

    返回文章
    返回