針對(duì)鋪排船施工要求能夠滿足順?biāo)�、逆水、垂直水�?甚至與水流方向成任意角度的鋪設(shè)工藝,控制策略滿足順?biāo)伵殴に囉袝r(shí)難以保證垂直水流鋪排工藝,導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)航跡誤差較大,影響鋪排精度的問題,本文提出基于LSTM深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制方法來實(shí)現(xiàn)鋪排船的自動(dòng)移船控制。論文設(shè)計(jì)了LSTM模型結(jié)構(gòu)和輸入輸出數(shù)據(jù)組成,采集了鋪排船作業(yè)的歷史數(shù)據(jù),經(jīng)預(yù)處理后對(duì)LSTM模型進(jìn)行訓(xùn)練,采用訓(xùn)練后的LSTM模型構(gòu)建自動(dòng)移船預(yù)測(cè)控制系統(tǒng),應(yīng)用于長雁2號(hào)和22號(hào)鋪排船。實(shí)際鋪排施工作業(yè)航跡航向數(shù)據(jù)顯示,本文提出的LSTM預(yù)測(cè)控制算法是有效的。 

【文章來源】：中國水運(yùn). 2020,(12)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

自動(dòng)鋪排移船控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

以江西省九江市蔡家渡附近拋擲五錨垂直水流鋪排時(shí)兩天的施工情況分析為例,一天的鋪排量為40×100m2,分別選擇在前后兩天施工時(shí)啟用模糊PID控制和LSTM預(yù)測(cè)控制兩種控制算法控制鋪排船鋪排,將兩種控制算法下航跡與航向變化繪制于同一圖中,曲線如下圖2與圖3所示:圖3 垂直水流施工航向偏差示意圖

圖2 垂直水流施工航跡偏差示意圖在同一區(qū)域施工時(shí),前后兩天風(fēng)、浪、流的影響大致相近,由圖2和圖3可見,在垂直水流工況下基于LSTM的預(yù)測(cè)控制航跡偏差控制精度在0～0.45米,航向偏差控制精度0～6度,而基于模糊PID控制航跡偏差控制精度在0～0.5米,航向偏差0～6度,顯然預(yù)測(cè)控制的控制精度相對(duì)更高。在鋪排船位姿矯正效率及船舶穩(wěn)定性上面,可以看出基于LSTM的預(yù)測(cè)控制調(diào)節(jié)船舶姿態(tài)更迅速,到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)的震蕩也要小一些,只是由于江面上風(fēng)、浪、流的影響,在個(gè)別時(shí)刻預(yù)測(cè)控制會(huì)出現(xiàn)船體姿態(tài)的突變,總體而言鋪排時(shí)更加穩(wěn)定且精度更高。這是因?yàn)榛贚STM深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制算法調(diào)整航跡航向偏差時(shí)不僅學(xué)習(xí)了船長的操船經(jīng)驗(yàn),而且在制排的間隙可以依據(jù)歷史的船舶位姿數(shù)據(jù)更新控制參數(shù),進(jìn)而可以對(duì)下一個(gè)時(shí)刻或者多個(gè)時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè)控制調(diào)節(jié)偏差。因而利用預(yù)測(cè)控制進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)時(shí),船舶姿態(tài)修正更快,且呈現(xiàn)平穩(wěn)前進(jìn)的趨勢(shì)。


本文編號(hào)：3034080