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动力定位船舶模糊解耦定速航行控制算法 预览
1
作者 龙洋 王猛 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期152-157,共6页
[目的]在海洋石油开采、湖泊水质监测等领域,为了实现船舶自主定位及自主航行,需对动力定位船舶的航速予以控制。[方法]建立船舶三自由度(3-DOF)运动模型,提出基于模糊解耦控制的船舶定速航行控制算法。针对被控对象的建模误差,分别设... [目的]在海洋石油开采、湖泊水质监测等领域,为了实现船舶自主定位及自主航行,需对动力定位船舶的航速予以控制。[方法]建立船舶三自由度(3-DOF)运动模型,提出基于模糊解耦控制的船舶定速航行控制算法。针对被控对象的建模误差,分别设计纵荡、横荡和艏摇回路模糊控制器。针对横荡与艏摇回路变量之间的耦合问题,采用前馈补偿解耦环节来消除控制量之间的相互影响。[结果]定速航行控制仿真平台的实验结果表明,该模糊解耦控制算法的动态性能好、稳态精度高,且具有一定的鲁棒性。[结论]研究成果可为船舶定速航行的精确控制提供参考。 展开更多
关键词 船舶动力定位 定速航行 模糊控制 解耦控制
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深海船舶动力定位的动态面复合自抗扰控制 预览
2
作者 刘庸正 王玉龙 杨晓飞 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第23期292-297,共6页
以自抗扰控制为基础,针对其非线性状态误差反馈控制律和扩张状态观测器分别引入动态面控制及线性自抗扰控制思想进行适应性改造,设计出一种运用于船舶动力定位的动态面复合自抗扰控制器。改进的非线性状态误差反馈控制律是为了提高系统... 以自抗扰控制为基础,针对其非线性状态误差反馈控制律和扩张状态观测器分别引入动态面控制及线性自抗扰控制思想进行适应性改造,设计出一种运用于船舶动力定位的动态面复合自抗扰控制器。改进的非线性状态误差反馈控制律是为了提高系统对扰动的估计能力,线性扩张状态观测器是为了在估计扰动的同时对参数的选取进行简化。仿真结果表明,改进后的动态面复合自抗扰控制器有更好的抗干扰能力,对目标值的调节时间更快,鲁棒性更强,提升了船舶动力定位的精准度。 展开更多
关键词 船舶动力定位 动态面控制 线性自抗扰控制 动态面复合自抗扰控制
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H_∞滤波技术在船舶动力定位系统中的应用 预览
3
作者 哈斯花 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第7X期43-45,共3页
在利用船舶进行海洋开发的过程中,复杂多变的环境给船舶定位造成了很大的困扰。为了保障船舶的水上作业,船舶定位技术变得越来越重要。传统的抛锚技术已经无法抵抗外界对船舶的干扰,本文引入H_∞滤波技术进行船舶动力定位系统的干扰处理... 在利用船舶进行海洋开发的过程中,复杂多变的环境给船舶定位造成了很大的困扰。为了保障船舶的水上作业,船舶定位技术变得越来越重要。传统的抛锚技术已经无法抵抗外界对船舶的干扰,本文引入H_∞滤波技术进行船舶动力定位系统的干扰处理,首先描述H_∞滤波,并获得其在船舶动力定位系统中的传递函数,最后将滤波技术应用于仿真实验。实验结果表明,本文算法鲁棒性强、稳定好。 展开更多
关键词 H_∞滤波技术 船舶动力定位 H_∞范数
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基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真 预览
4
作者 张闪 邹早建 《船舶力学》 CSCD 北大核心 2017年第12期1497-1506,共10页
由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立.为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号.采用常规的K alm an滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作... 由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立.为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号.采用常规的K alm an滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提髙,这是引起滤波发散的主要原因之一.文章针对船舶动力定位系统中使用常规的K alm an滤波而存在的模型不精确、不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引人渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用; 并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗.仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的K alm an滤波,有效地提髙了系统的定位精度和稳定性. 展开更多
关键词 船舶动力定位 状态估计 渐消记忆自适应滤波 KALMAN滤波
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基于云模型的舰船动力定位控制系统设计 预览 被引量:1
5
作者 潘力 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第18期43-45,共3页
船舶动力定位控制是保证船舶平稳运行的关键。本文首先研究了云模型理论,对云模型控制进行深入分析,在船舶动力定位系统数学模型和云模型的基础上,建立了动力定位云模型控制器,并且利用基于遗传算法的粒子群算法进行控制因子的优化,最... 船舶动力定位控制是保证船舶平稳运行的关键。本文首先研究了云模型理论,对云模型控制进行深入分析,在船舶动力定位系统数学模型和云模型的基础上,建立了动力定位云模型控制器,并且利用基于遗传算法的粒子群算法进行控制因子的优化,最后进行控制系统仿真,实验结果表明,本文算法能够对船舶动力定位起到很好的控制作用。 展开更多
关键词 云模型控制 船舶动力定位 粒子群优化
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动力定位系统下船舶运动姿态自适应调整研究 预览
6
作者 曹瑞 陈丹丹 +1 位作者 李振阳 刘英和 《机电设备》 2017年第1期19-23,共5页
设计船舶动力定位系统控制算法,使动力定位系统在船舶低速航行时通过对船首的调整实现对船舶运动姿态控制,从而实现船舶运动姿态的自适应调整。
关键词 船舶动力定位 控制算法 运动姿态
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船舶动力定位系统中的非线性滤波器设计研究 预览
7
作者 李树红 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第6X期10-12,共3页
船舶动力定位系统主要作用是维持船舶在航行过程中的位置和方向,保证航行的安全。为了克服海面水流和风力对船舶航行造成的影响,需要动力系统中的滤波系统对船舶的综合位置信号进行分离,以消除干扰,从而能够精确控制船舶姿态。本文在研... 船舶动力定位系统主要作用是维持船舶在航行过程中的位置和方向,保证航行的安全。为了克服海面水流和风力对船舶航行造成的影响,需要动力系统中的滤波系统对船舶的综合位置信号进行分离,以消除干扰,从而能够精确控制船舶姿态。本文在研究船舶定位系统的基础上,建立理想状态下的动力定位模型,并利用卡尔曼滤波算法和贝叶斯估计模型获得精确的样本,最后与非线性滤波控制系统联合仿真,以此得到精确的仿真模型。仿真结果表明,此滤波算法具有良好的适应性,能够满足动力定位系统的需求。 展开更多
关键词 船舶动力定位 动力模型 非线性滤波器
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基于无源的船舶动力定位控制 预览
8
作者 刘志宇 孟凡佳 《工业控制计算机》 2016年第10期22-24,共3页
针对动力定位船舶模型非线性的特点,基于系统的能量函数,闭环系统的端口受控哈密顿模型被建立。相应的控制律采用互联与阻尼配置的无源控制方法(IDA-PBC)。首先,在一定的外界环境干扰下,设计和分析了一个静态无源控制器。但是在未知... 针对动力定位船舶模型非线性的特点,基于系统的能量函数,闭环系统的端口受控哈密顿模型被建立。相应的控制律采用互联与阻尼配置的无源控制方法(IDA-PBC)。首先,在一定的外界环境干扰下,设计和分析了一个静态无源控制器。但是在未知干扰的作用下,控制器没有表现出期望的性能。为了消除这个影响,根据IDA-PBC技术,提出了系统的动态扩展,获得了一个动态无源控制器。最后通过MATLAB/Simulink对此进行了仿真,并证实了理论结果的有效性。 展开更多
关键词 无源控制 端口受控哈密顿系统 船舶动力定位 动态扩展
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基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制仿真研究 预览 被引量:2
9
作者 孙好好 肖健梅 王锡淮 《船电技术》 2015年第8期29-31,35共4页
针对船舶动力定位控制系统非线性的特点及控制过程难以优化,性能易随外界环境及负载变化而改变,本文提出了一种基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制方法。首先,探讨了动力定位系统数学模型的选取;然后介绍了滑模控制方法的原理... 针对船舶动力定位控制系统非线性的特点及控制过程难以优化,性能易随外界环境及负载变化而改变,本文提出了一种基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制方法。首先,探讨了动力定位系统数学模型的选取;然后介绍了滑模控制方法的原理及具体算法;最后通过Simulink对该算法进行了仿真验证,验证了滑模控制算法对船舶动力定位系统控制的有效性。 展开更多
关键词 滑模控制 非线性 船舶动力定位 数学模型
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强干扰环境下船舶动力定位自抗扰控制系统仿真研究 被引量:2
10
作者 熊和金 刘静怡 陈跃鹏 《武汉理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第3期52-57,共6页
根据船舶动力定位系统的强非线性等特点,研究了将自抗扰控制应用于船舶动力定位控制器的设计方法,给出了自抗扰控制器的相关算法,并对实际船舶分别进行有强干扰下和无干扰下的仿真实验,分析其控制特性。结果表明,与经典PID控制相比较,... 根据船舶动力定位系统的强非线性等特点,研究了将自抗扰控制应用于船舶动力定位控制器的设计方法,给出了自抗扰控制器的相关算法,并对实际船舶分别进行有强干扰下和无干扰下的仿真实验,分析其控制特性。结果表明,与经典PID控制相比较,自抗扰控制具有更好的动态性能、抗干扰能力和鲁棒性。 展开更多
关键词 船舶动力定位 PID控制 自抗扰控制 强干扰 仿真
基于预测函数算法的船舶动力定位系统控制 预览 被引量:2
11
作者 李郡 肖健梅 王锡淮 《中国水运:下半月》 2014年第5期75-77,共3页
在系统分析和研究船舶动力定位的基础上,提出了一种基于预测函数控制的船舶动力定位方法,设计了预测函数控制器。在船舶动力定位部分,介绍船舶动力定位系统数学模型的选取,在预测函数控制部分,具体的探讨了预测函数控制方法的原理以及... 在系统分析和研究船舶动力定位的基础上,提出了一种基于预测函数控制的船舶动力定位方法,设计了预测函数控制器。在船舶动力定位部分,介绍船舶动力定位系统数学模型的选取,在预测函数控制部分,具体的探讨了预测函数控制方法的原理以及具体的算法。最后采用工程数据,对该算法进行了仿真验证,结果表示,预测函数控制方法能对船舶进行有效的定位。 展开更多
关键词 船舶动力定位 数学模型 预测函数控制
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非线性船舶动力定位系统反步控制器设计 预览 被引量:1
12
作者 吴小泽 王钦若 +1 位作者 陈填锐 高娜 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第6期60-63,共4页
针对船舶动力定位系统中数学模型具有耦合、非线性、不稳定等特点,设计了一种基于反步法的非线性输出反馈控制器.首先,采用反步法原理引进位置误差和速度误差并定义了两个子系统的虚拟控制状态向量,结合供给船舶模型建立的非线性数学模... 针对船舶动力定位系统中数学模型具有耦合、非线性、不稳定等特点,设计了一种基于反步法的非线性输出反馈控制器.首先,采用反步法原理引进位置误差和速度误差并定义了两个子系统的虚拟控制状态向量,结合供给船舶模型建立的非线性数学模型,提出了船舶非线性动力定位系统的控制算法,设计了输出反馈控制器.然后,通过李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论验证了所设计的控制器具有全局渐近稳定性.最后,针对定位性能和轨迹跟踪性能做了仿真分析,验证了该控制方法的有效性. 展开更多
关键词 船舶动力定位 非线性 反步法 稳定性分析 仿真分析
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基于模型的船舶动力定位系统的研究 预览 被引量:1
13
作者 黄璐璐 罗岩 +1 位作者 叶宝玉 王钦若 《电子世界》 2014年第9期103-104,共2页
针对Fossen提出的船舶数学模型,设计出基于模型的船舶动力定位系统的控制。在纵荡方向采用单输入单输出内模控制算法,在横荡和艏摇方向采用双输入双输出的内模解耦控制算法。并结合MATLAB的仿真,实际的验证该种方法的可行性。
关键词 内模控制 解耦控制 船舶动力定位
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船舶动力定位系统的限幅LQR控制器设计 预览
14
作者 张剑 王钦若 +1 位作者 班勃 叶宝玉 《电子世界》 2014年第9期132-133,共2页
本文研究了动力定位系统的控制策略,针对船舶动力定位系统,提出了一种限幅lqr控制方法。首先,通过求解黎卡提方程得到系统的最优控制输入,考虑该最优控制输入可能超出推力系统的输出范围,在此基础上加入限幅环节,将控制输入控制... 本文研究了动力定位系统的控制策略,针对船舶动力定位系统,提出了一种限幅lqr控制方法。首先,通过求解黎卡提方程得到系统的最优控制输入,考虑该最优控制输入可能超出推力系统的输出范围,在此基础上加入限幅环节,将控制输入控制在推力系统给出的最大推力之内。并通过仿真分析,印证了该控制方法的有效性。 展开更多
关键词 船舶动力定位 LQR 限幅
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船舶动力定位系统非线性Kalman滤波器的设计 预览 被引量:1
15
作者 梁仕新 王钦若 +1 位作者 班勃 叶宝玉 《工业控制计算机》 2014年第7期20-22,共3页
针对船舶动力定位系统的非线性数学模型,设计了一个非线性Kalman滤波器,实现在线对非线性系统的状态量进行最优估计。为保证滤波器的稳定性和精确性,讨论了测量粗差在非线性滤波器中如何校正。然后,对所设计的非线性滤波器进行仿真分析... 针对船舶动力定位系统的非线性数学模型,设计了一个非线性Kalman滤波器,实现在线对非线性系统的状态量进行最优估计。为保证滤波器的稳定性和精确性,讨论了测量粗差在非线性滤波器中如何校正。然后,对所设计的非线性滤波器进行仿真分析,仿真结果表明该非线性Kalman滤波器具有良好的状态估计和滤波性能,且船舶运动状态估计值收敛于实际值,验证了所设计滤波器应用在船舶动力定位系统的有效性。 展开更多
关键词 非线性Kalman滤波器 测量粗差 船舶动力定位
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两种船舶动力定位系统滤波方法的分析与比较 预览 被引量:1
16
作者 郭娟 邹早建 王晓飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期592-603,共12页
海洋平台和很多海上工作船舶都装备了动力定位系统。开展船舶动力定位系统及其控制效果的研究在海洋工程领域具有重要的意义。文章分别采用两种滤波和状态估计方法,即卡尔曼滤波器和非线性被动观测器,对一阶波浪力干扰的高频船舶运动... 海洋平台和很多海上工作船舶都装备了动力定位系统。开展船舶动力定位系统及其控制效果的研究在海洋工程领域具有重要的意义。文章分别采用两种滤波和状态估计方法,即卡尔曼滤波器和非线性被动观测器,对一阶波浪力干扰的高频船舶运动测量信号进行滤波并得到低频船舶运动信号。这两种方法分别用于基于运动学和动力学理论建立的船舶运动线性模型和非线性模型;控制算法采用的是实际应用中简单有效的PID控制器。通过在一艘专门用于动态定位和航迹跟踪研究的补给船模型上进行计算机仿真和对结果进行比较分析,验证了所设计的两套控制模型的控制效果并证实了基于非线性被动观测器的非线性模型优于基于卡尔曼滤波器的线性模型。 展开更多
关键词 船舶动力定位 卡尔曼滤波器 非线性被动观测器 控制系统
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基于非线性无源滤波器的船舶动力定位仿真 被引量:2
17
作者 卜德华 徐海祥 +2 位作者 李文娟 冯辉 许林凯 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期69-73,共5页
采用非线性无源滤波器对船舶的测量位置信息进行处理,滤除船舶高频运动信息,估算出船舶低频运动的位置和艏摇角信息,利用控制器对低频运动进行补偿.计算机仿真实验表明,非线性无源滤波器能较好地分离出船舶高、低频运动,验证了非线性无... 采用非线性无源滤波器对船舶的测量位置信息进行处理,滤除船舶高频运动信息,估算出船舶低频运动的位置和艏摇角信息,利用控制器对低频运动进行补偿.计算机仿真实验表明,非线性无源滤波器能较好地分离出船舶高、低频运动,验证了非线性无源滤波器对船舶低频运动估计的有效性. 展开更多
关键词 船舶动力定位 非线性无源滤波器 低频运动 高频运动
基于卡尔曼滤波器的船舶动力定位模型预测控制 预览
18
作者 周丽丽 何艳 +2 位作者 王涛 陈庆文 赵大威 《黑龙江科学》 2012年第6期60-64,共5页
针对船舶在海洋环境进行动力定位控制的非线性、不确定的特点,采用卡尔曼滤波器估计出干扰的大小及其对系统输出的影响,基于模型预测控制方法进行动力定位控制器设计。仿真验证了模型预测控制算法应用于船舶动力定位约束控制的有效性... 针对船舶在海洋环境进行动力定位控制的非线性、不确定的特点,采用卡尔曼滤波器估计出干扰的大小及其对系统输出的影响,基于模型预测控制方法进行动力定位控制器设计。仿真验证了模型预测控制算法应用于船舶动力定位约束控制的有效性,结果表明,该控制方法在一定程度上改善了控制效果。 展开更多
关键词 船舶动力定位 模型预测控制 卡尔曼滤波
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基于OPC技术的DPS多传感器在线实时数据的采集与滤波 预览 被引量:1
19
作者 熊建斌 王钦若 +3 位作者 徐维超 叶宝玉 张景鸿 李振坤 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第11期135-140,共6页
针对船舶动力定位多传感器实时数据在不同设备间共享困难以及采集到的数据波动较大,引起控制器频繁动作,导致船上执行机构频繁调整,增加其机械磨损等问题,本文采用OPC技术,使用VC++编程,实现了上位计算机、主控制器、传感器之... 针对船舶动力定位多传感器实时数据在不同设备间共享困难以及采集到的数据波动较大,引起控制器频繁动作,导致船上执行机构频繁调整,增加其机械磨损等问题,本文采用OPC技术,使用VC++编程,实现了上位计算机、主控制器、传感器之间可靠、高速的数据通讯,同时实现实时数据在线滤波,使滤波后的数据满足工程运用的需要。 展开更多
关键词 KALMAN滤波 船舶动力定位 OPC技术 在线数据
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船舶动力定位非线性自适应反步控制器设计 预览 被引量:2
20
作者 叶宝玉 王钦若 熊建斌 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2012年第9期3647-3651,共5页
针对扰动不确定非线性船舶动力定位问题,提出了一种带观测器的不确定扰动非线性船舶动力定位自适应输出反馈控制。设计了一个非线性观测器,从附有噪声的输出中估计出船舶位置以及运动速度。用滤波后的位置信号,针对扰动不确定非线性船... 针对扰动不确定非线性船舶动力定位问题,提出了一种带观测器的不确定扰动非线性船舶动力定位自适应输出反馈控制。设计了一个非线性观测器,从附有噪声的输出中估计出船舶位置以及运动速度。用滤波后的位置信号,针对扰动不确定非线性船舶设计带观测器的自适应反步控制器,该控制在Backstepping设计方法的基础上引入积分环节,对存在未知参数和动态不确定扰动的船舶能有效的改善系统性能。根据Lyapunov稳定性理论证明所设计的控制器是全局渐近稳定的,仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 船舶动力定位 非线性观测器 自适应 反步法 稳定性分析
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