导读:本文包含了航迹保持论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:航向保持控制,航迹保持控制,自抗扰控制算法,积分滑模控制
航迹保持论文文献综述
邱峰[1]（2018）在《船舶航向与航迹积分滑模自抗扰保持控制》一文中研究指出为了提升船舶航行时的安全性与经济性,针对船舶智能控制中的航向与航迹保持控制问题,本文采用自抗扰控制和积分滑模控制相结合的复合型控制算法分别进行航向与航迹保持控制器的设计,并通过Matlab进行仿真验证。具体研究内容如下:1.船舶航向积分滑模自抗扰保持控制器的设计:采用能更加精确地描述船舶动态性能的二阶非线性KT方程作为船舶运动控制的数学模型,对自抗扰算法中的跟踪微分器与非线性误差反馈控制律进行再设计。借助sign函数构造叁阶跟踪微分器,对目标航向及其微分进行精确提取;采用线性扩张观测器对实际航向与内外界总扰动进行实时在线估计与补偿;在非线性误差反馈控制律的设计中,构造积分滑模面函数,消除静态误差,加快系统收敛速度;借助指数趋近律削弱积分滑模控制造成的系统抖振;借助Hurwitz判据,实现积分滑模面函数与线性扩张状态观测器参数化,减少控制器参数,设计了一种积分滑模自抗扰航向保持控制器。2.船舶航迹全程积分滑模自抗扰保持控制器的设计:针对缺少横向动力装置的欠驱动船舶航迹跟踪控制问题,采用间接控制方法,利用双曲正切函数,建立回归计划航迹的期望船首向方程,设计航向保持控制器跟踪期望船首向,将航迹保持控制转化为航向镇定。在期望船首向控制器的设计过程中,引入全程积分滑模,消除了较大初始误差情况下被控系统的超调量,同时缩短了系统的稳定时间。3.仿真验证:本文以“Marine”轮为仿真对象,利用Matlab分别进行了不同海况条件下的航向保持控制与航迹保持控制(直线航迹和曲线航迹)计算机仿真实验,将积分滑模自抗扰控制器与传统的自抗扰控制器的仿真结果进行比较分析表明,本文设计的积分滑模自抗扰控制器可快速准确地跟踪至目标航向与航迹,无静差,对外界干扰具有一定的鲁棒性。(本文来源于《大连海事大学》期刊2018-01-01）
赵超[2]（2017）在《基于量子神经网络的航迹保持控制》一文中研究指出量子神经网络(Quantum Neural Network)是一种全新的理论,是人工神经网络与量子计算理论相结合的产物。量子神经网络吸收两者的优点,利用量子并行计算和量子态迭加等特性克服传统人工神经网络的某些固有缺陷,未来极有可能成为处理智能控制问题的一种重要手段。船舶自动舵是重要的船舶控制设备之一,船舶自动舵性能的优劣直接影响着船舶的稳定性、安全性和经济性等方面。随着航运事业和科学技术的快速发展,人们对船舶自动舵的要求也越来越高,其中,航迹保持控制功能是船舶自动舵的主要功能之一。因此,研究性能更加优异的航迹保持控制器显得十分必要。本文在传统人工神经网络模型的基础上,构建出一种基于BP神经网络的量子神经网络模型。首先,设计出一种控制效果良好的PID航向保持控制器,并以此为教师控制器,训练BP神经网络控制器和量子BP神经网络控制器。接下来,本文采用间接航迹保持控制方案设计非线性PID航迹保持控制器。其中,制导环节采用LOS(Line of Sight)制导算法获取船舶航迹保持过程中所需的命令航向。在航路点进行转向运动时,采用一种考虑船舶操纵性指数和船舶转向降速影响的提前转向距离。为了克服船舶转向角较大时,非线性PID航迹保持控制效果不佳的问题,本文提出改进的转向策略,在大角度转向时由3个虚拟转向点构成虚拟航线,以虚拟转向点及虚拟航线引导船舶完成转向任务,进而得到控制效果更加优良的非线性PID航迹保持控制器。最后,以此为教师控制器,设计出基于量子BP神经网络的航迹保持控制器。仿真实验结果表明,量子神经网络航迹保持控制器在收敛速度和鲁棒性上要优于传统的BP神经网络控制器。另外,采用改进转向策略的航迹保持控制器,可获得更好的航迹保持效果。(本文来源于《大连海事大学》期刊2017-12-01）
徐海军,李伟,张国庆,刘勇[3]（2016）在《基于闭环增益成形算法的船舶航迹保持控制》一文中研究指出为进一步提高船舶自动化水平,完善船舶综合型航迹保持控制器设计方法,以船舶线性化小扰动运动方程为基础,通过构建计划航线坐标系、惯性坐标系和附体坐标系,建立适用于船舶综合型航迹保持控制器设计的传递函数型设计模型。根据闭环增益成形算法在非方阵系统中的应用,提出一种简捷鲁棒综合航迹控制器,进一步利用非线性反馈技术提高该算法在航迹保持控制中的控制性能。基于"育鲲"轮进行仿真研究,结果验证了该方法的简捷有效性。(本文来源于《中国航海》期刊2016年04期）
张金锋[4]（2016）在《船舶模糊航迹保持控制器的进一步完善》一文中研究指出为了解决船舶航迹转向"视线"(Line of Sight,LOS)制导算法与航海实践脱钩及模糊航迹保持控制器大角度转向性能较差的难题,本文改进了 LOS制导算法,针对大角度转向提出转向策略,以模糊控制为控制策略,设计出了控制性能好、动舵频度低、抗干扰能力强的航迹保持控制系统。N.Khaled改进后的LOS制导算法,从控制效果看已经能够使船舶航迹稳定趋近设定航线。由于其提前转向距离是一个定值,对于船舶大角度转向,控制系统不能够给出适当的提前量。肖岐奎经过大量仿真试验,总结出了一个新提前转向距离,此转向距离能够使控制系统基本完成航迹保持控制任务,但仍需完善。本文基于航海实践考虑,提出与船舶操纵性指数K,T,船舶速度以及转向角密切相关的提前转向距离,并将之应用到LOS制导算法中,使制导算法适应更多船型的转向特点。经大量MATLAB仿真试验,发现改进LOS制导算法后,船舶在大角度转向时依然存在外飘现象。针对此问题,本文提出新的转向策略,在大角度转向时由两个虚拟转向点构成虚拟航路段,以虚拟转向点及虚拟航路段引导船舶完成转向任务。仿真结果表明,通过以上两方面的改进,最终模糊航迹保持控制系统具有航迹跟踪误差小、大角度转向时外飘大幅减小、船舶舵角的幅值低等特性。最后基于VISUAL BASIC 6.0编程语言,实现了仿真船舶运动状态再现,模拟船舶海上航行情况。(本文来源于《大连海事大学》期刊2016-05-01）
王立军,张显库[5]（2016）在《舵减摇与航迹保持的鲁棒协同优化控制》一文中研究指出针对减摇航迹保持控制中存在的多目标优化问题,应用NSGA-Ⅱ提出舵减摇与航迹保持控制的鲁棒协同优化方法。首先,在对非线性船舶运动模型进行线性化的基础上提出一种响应型简化线性模型;然后,基于闭环增益成形算法建立舵减摇与航迹保持的简捷鲁棒控制器;接着,针对航迹跟踪精度、舵减摇率和舵机能耗等3个目标函数,利用NSGA-Ⅱ实现控制参数的协同优化;最后,对某海军运输船的非线性模型进行仿真试验。试验结果表明:Pareto优化解集能反映多目标函数之间的制约性,性能最优参数方案与经验参数方案相比在增加舵机能耗的前提下能获得更高的航迹跟踪精度和更好的减摇效果。(本文来源于《中国航海》期刊2016年01期）
孙建[6]（2016）在《基于变结构自抗扰的船舶航迹保持控制》一文中研究指出作为海上承载工具船舶正逐步趋于大型化、自动化及高速化,效率提升的同时,对船舶操控性的要求也越来越高。普通水面船舶在海上航行时是欠驱动性的,会因为航速、装载状态、机械结构以及内外环境干扰导致船舶控制系统具有不确定性、控制输入饱和、横漂问题及不稳定性。为解决上述船舶操控问题,文章基于变结构自抗扰控制技术对船舶航迹控制进行了研究,具体研究内容包括：1.船舶航迹保持控制设计的研究：采用间接航迹保持控制的设计方法,构建降维方程(期望船首向角函数)得出能让航迹偏差收敛为0的期望船首向角,设计航向控制器,以得到的期望船首向角为控制输入对船舶航向进行控制,进而达到控制航迹的目的。如果不考虑对航向角的控制,则按照直接航迹保持控制方法,根据船舶在大地坐标系上的位置坐标设计控制器对航迹偏差直接控制,通过改变状态变量变换控制目标,将跟踪问题转化为镇定问题,省去输入信号的的跟踪微分环节,简化了控制器的结构。2.变结构自抗扰控制算法的研究：通过对非线性自抗扰控制器的扩张状态观测器(ESO)和状态误差反馈控制率两部分进行变结构设计,得出新的变结构自抗扰控制器,改造部分的可调参数降到了2个。为进一步简化控制器,仅对状态误差反馈控制率进行变结构设计,扩张状态观测器只进行简单的线性变换处理,得到的LESO可调参数仅为一个。变结构设计后的控制器可以对被控模型不确定的系统进行控制,在整个控制过程中实时观测补偿扰动,当系统进入滑动模态后不再受内外扰动影响,同时这种设计降低了系统可调参数的数量,改善了控制性能。但因为滑模面的引入导致系统抖振问题的发生,为此文章引入光滑继电函数和改进的指数趋近律来消减抖振。3.以大连海事大学教学实习船“育龙”轮为仿真对象,基于在Matlab中Simulink环境下搭建的非线性船舶运动模型进行船舶航迹保持控制仿真实验,验证所设计控制方法的有效性。(本文来源于《大连海事大学》期刊2016-01-01）
孙建,李伟,安思朦[7]（2015）在《基于变结构自抗扰的欠驱动水面船舶航迹保持控制》一文中研究指出针对受内部动态不确定和外界风流影响下的欠驱动水面船舶直线航迹保持问题,将变结构控制引入非线性自抗扰控制器中,在保证原控制器优点的同时,大大减少了需要整定的参数.同时构造降维方程,使航迹控制问题转变为简单的跟踪参考航向问题.仿真结果表明,新控制器具有较好的控制效果,可使船舶对直线航迹精确跟踪,且具有较强的鲁棒性.(本文来源于《大连海事大学学报》期刊2015年03期）
丁福光,朱超,方胜,王成龙,陶顺行[8]（2015）在《全垫升气垫船PID-非奇异终端滑模的航迹保持》一文中研究指出全垫升气垫船的操纵性较差,为使其在高速状态下能够准确的按设定航迹航行,设计了PID-非奇异终端滑模的航迹间接控制算法。外环的航迹引导采用PID控制,内环的航向跟踪采用非奇异终端滑模控制。利用滑模对非线性不确定性系统的强鲁棒性,弥补气垫船系数摄动问题,减小气垫船对外界干扰的敏感度。采用RBF神经网络辨识外界扰动来消除控制器抖振的影响,保持了滑模控制的强鲁棒性。仿真结果表明,在外界风干扰下,本文设计具有控制精度高、超调量小、稳定性好等特点,提高了气垫船的航迹保持能力。(本文来源于《新型工业化》期刊2015年05期）
肖岐奎[9]（2014）在《船舶模糊航迹保持控制器设计及仿真》一文中研究指出自动舵已经成为现代化船舶必不可少的重要设备之一,同时随着全球航运业的快速发展,自动舵的需求量也越来越大。航迹保持控制功能是自动舵的主要功能之一,尤其对长时间的大洋航行来说,航迹保持控制自动舵在减少驾驶员劳动强度、提高运行效率、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、动舵频度低、抗干扰能力强的航迹保持控制器显得十分必要。本文采用间接式航迹保持控制思路。航迹保持控制外环以LOS(Line-Of-Sight)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棒性以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、动舵频度低、抗干扰能力强的航迹保持控制系统。LOS算法在N.Khaled改进下已经具备了快速稳定趋近设定航迹的特点,但是在航迹段之间转向时,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。模糊控制器在稳定控制阶段的控制抖动问题是控制器设计的难点。针对此问题,本文在此做两方面的改进设计。首先提出一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函数。这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平稳时间延长,并为后续改进提供了保证。再次是提出了一种“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决。仿真结果表明,通过以上3个方面的改进,最终设计出的模糊航迹保持控制器达到了航迹跟踪误差小、转向平稳、稳定控制阶段舵角无抖动的要求。(本文来源于《大连海事大学》期刊2014-12-01）
李伟[10]（2014）在《基于人工神经智能的船舶航迹保持控制及通航安全应用研究》一文中研究指出随着造船业及航运领域的蓬勃发展,船舶也逐步趋于大型化、高速化及自动化,对船舶操控性的要求也越来越高,船舶自动舵的研发受到了空前的重视。船舶在海上航行时,由于航速、装载状态等的变化以及外界环境干扰的影响,致使船舶控制系统具有强不确定性、非线性及不稳定性。因此,研制控制性能优异、易于工程实现的非线性船舶航迹自动舵显得尤为重要。本文针对一类单输入单输出不确定非线性系统,基于Lyapunov稳定性理论,人工神经网络(Artificial Neural Networks, ANNs)逼近器、反步技术(Backstepping)、动态面控制技术(Dynamic Surface Control, DSC)和最少学习参数(Minimal Learning Paramaters, MLP)算法,提出了一种新的的自适应神经网络控制方法。将神经网络算法用于逼近控制系统中未知的不确定函数,所得到的闭环系统是半全局一致最终有界的。所提出的算法最显着的特点是：(1)在控制器的设计过程中,当采用反步(Backstepping)方法时,会引发“计算量膨胀”问题,本文引入了DSC技术,其较好地处理了设计过程中的“计算量膨胀”问题。(2)采用人工神经网络技术去逼近控制系统中的未知不确定函数时,针对自适应神经网络算法中易产生“维数灾难”的问题,本文引入了MLP算法解决了这个问题。将MLP与DSC结合,旨在同时解决“维数灾难”及“计算量膨胀”问题,克服控制器设计时可能存在的控制器奇异值问题,从而保证闭环系统的稳定性。另一方面,由于船舶运动呈现非线性、强不确定性及复杂性,将提出的单输入单输出非线性系统自适应神经网络控制算法应用到船舶直线航迹保持控制系统中,本文共设计了叁种具有鲁棒性、自适应性、可靠性和实时性的船舶航迹保持控制算法；叁种控制算法分别针对船舶航迹保持控制系统中的自适应学习参数进行了调整,Matlab仿真实验验证了控制器的控制性能。最后改变控制系统模型参数,并与传统的PD舵控制效果进行对比研究,验证本文提出的控制算法的鲁棒性、自适应性,同时具有计算量小,易于工程实现的特点。最后将船舶直线航迹自动控制技术应用于船舶通航安全模拟,将航迹自动控制模块嵌入船舶操纵模拟器,提出了一种基于自动船舶操纵模拟器的船舶通航安全模拟方法,将其应用于船舶在受限水域的通航安全评价研究,弥补了人工船舶操纵模拟器受人为因素影响的缺陷,极大改进了船舶操纵模拟器技术,为船舶安全操纵提供科学、客观的参考决策,进而开发出船舶在各种港口、航道及河道等限制水域内的通航安全智能评估方法,为限制水域内船舶的安全操纵提供客观、可行的参考策略；为船舶安全、快速通过限制水域提供指导,以切实提高船舶通航的安全性和效率；为航道整治及拟建和新建港航工程设施的通航安全论证和评估提供科学、有效的通航模拟和评估方法。(本文来源于《大连海事大学》期刊2014-05-01）
航迹保持论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
量子神经网络(Quantum Neural Network)是一种全新的理论,是人工神经网络与量子计算理论相结合的产物。量子神经网络吸收两者的优点,利用量子并行计算和量子态迭加等特性克服传统人工神经网络的某些固有缺陷,未来极有可能成为处理智能控制问题的一种重要手段。船舶自动舵是重要的船舶控制设备之一,船舶自动舵性能的优劣直接影响着船舶的稳定性、安全性和经济性等方面。随着航运事业和科学技术的快速发展,人们对船舶自动舵的要求也越来越高,其中,航迹保持控制功能是船舶自动舵的主要功能之一。因此,研究性能更加优异的航迹保持控制器显得十分必要。本文在传统人工神经网络模型的基础上,构建出一种基于BP神经网络的量子神经网络模型。首先,设计出一种控制效果良好的PID航向保持控制器,并以此为教师控制器,训练BP神经网络控制器和量子BP神经网络控制器。接下来,本文采用间接航迹保持控制方案设计非线性PID航迹保持控制器。其中,制导环节采用LOS(Line of Sight)制导算法获取船舶航迹保持过程中所需的命令航向。在航路点进行转向运动时,采用一种考虑船舶操纵性指数和船舶转向降速影响的提前转向距离。为了克服船舶转向角较大时,非线性PID航迹保持控制效果不佳的问题,本文提出改进的转向策略,在大角度转向时由3个虚拟转向点构成虚拟航线,以虚拟转向点及虚拟航线引导船舶完成转向任务,进而得到控制效果更加优良的非线性PID航迹保持控制器。最后,以此为教师控制器,设计出基于量子BP神经网络的航迹保持控制器。仿真实验结果表明,量子神经网络航迹保持控制器在收敛速度和鲁棒性上要优于传统的BP神经网络控制器。另外,采用改进转向策略的航迹保持控制器,可获得更好的航迹保持效果。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
航迹保持论文参考文献
[1].邱峰.船舶航向与航迹积分滑模自抗扰保持控制[D].大连海事大学.2018
[2].赵超.基于量子神经网络的航迹保持控制[D].大连海事大学.2017
[3].徐海军,李伟,张国庆,刘勇.基于闭环增益成形算法的船舶航迹保持控制[J].中国航海.2016
[4].张金锋.船舶模糊航迹保持控制器的进一步完善[D].大连海事大学.2016
[5].王立军,张显库.舵减摇与航迹保持的鲁棒协同优化控制[J].中国航海.2016
[6].孙建.基于变结构自抗扰的船舶航迹保持控制[D].大连海事大学.2016
[7].孙建,李伟,安思朦.基于变结构自抗扰的欠驱动水面船舶航迹保持控制[J].大连海事大学学报.2015
[8].丁福光,朱超,方胜,王成龙,陶顺行.全垫升气垫船PID-非奇异终端滑模的航迹保持[J].新型工业化.2015
[9].肖岐奎.船舶模糊航迹保持控制器设计及仿真[D].大连海事大学.2014
[10].李伟.基于人工神经智能的船舶航迹保持控制及通航安全应用研究[D].大连海事大学.2014