無人艇與常規(guī)的船舶相比,具有航行速度快、體積小、智能化程度高、活動范圍廣等優(yōu)點,可搭載設備執(zhí)行多種任務,要求其具有高性能的航向控制算法。本文依托導師承接的無人艇自動避碰模塊開發(fā)項目,針對現有船舶智能操控（SIHC）仿真測試平臺未能對無人艇自主避碰算法進行有效的模擬驗證等問題,開展無人艇航向控制算法研究,應用于無人艇自主航行避碰算法研究的模擬驗證。主要完成以下研究工作:（1）研究實現了無人艇變論域模糊自整定PID航向控制算法。針對原有模糊自整定PID航向控制算法對無人艇控制效果不良,研究實現變論域模糊自整定PID航向控制算法;針對基于船舶K、T操縱性指數確定PID初始值的方法對小型無人艇不適宜,采用遺傳算法確定了PID初始值。（2）航向跟蹤性能評判算法的優(yōu)化。針對無人艇慣性小,航向跟蹤性能重點關注響應速度與精度,將原有加權綜合評判法性能指標中的航向跟蹤延遲時間修改為首次達到計劃航向時間,并采用極值化方法進行無量綱化處理,提高評判結果的合理性。（3）無人艇航向控制算法的仿真及評價�；陧椖拷M建立的無人艇的船舶運動數學模型,利用MATLAB軟件對傳統PID航向控制算法、模糊自整定PID航向控... 

【文章來源】：集美大學福建省

【文章頁數】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

船舶慣性坐標系

圖 2-2 船舶附體坐標系艇的運動狀況是十分復雜的，包括縱蕩（進退）、橫蕩（橫移橫傾）、縱搖（縱傾）以及首搖（回轉），也就是無人艇的六標系統中分別表示為：沿ox軸方向移動的前進速度u ，沿oy 軸oz 軸方向移動的垂蕩速度w以及繞ox軸方向轉動的橫搖角速度角速度 q，繞oz軸方向轉動的首搖角速度 r 。在慣性坐標系統個空間坐標 X、Y、Z 以及三個姿態(tài)角—方位角 、橫搖角 、坐標系之間的關系，可相互轉換兩種坐標系的變量，具體的轉[ ] = ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě ě

由于上式是在線性的假設條件下獲得的，只適用于線性或非線性程度低的船舶。對線性程度高的船舶，Leeuwen、野本等學者在式（2-11）的基礎上，進一步提出了非線應方程，其一階方程如下[30]：T = (2-式(2-16)中， 為模型非線性項系數。.3 無人艇運動數學模型的選擇本章 2.1 節(jié)中所講述的 MMG 模型，其主要的特點是充分考慮了船槳、船舵對船舶性的影響，明確了作用在船舶上的流體動力和力矩的物理意義，便于船舶局部的設計存在著需要考慮各項流體動力之間相互干擾的問題；而本章 2.2 節(jié)中所講述的響應型，其具有結構簡單、模型參數可直接從實船試驗中獲得、消除了尺度效應的特點，但著預報能力有限的缺陷。本文所研究的無人艇長度僅為 7.5m，最快速度可達 30kn，對實船進行旋回操作時速度變化如下圖所示。


本文編號：3414698