隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新理念、新技術(shù)的快速發(fā)展,船舶智能化水平不斷提高,智能船舶相關(guān)技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn),其自動(dòng)靠泊操縱更是智能船舶航行過(guò)程中較精細(xì)且較重要的一個(gè)環(huán)節(jié),尤其是船舶自動(dòng)靠泊在軌跡規(guī)劃及控制方面更加復(fù)雜。隨著船舶不斷大型化導(dǎo)致船舶在靠泊過(guò)程中慣性大、加速度較小,船舶對(duì)控制響應(yīng)有一定的延遲,并且船舶運(yùn)動(dòng)具有強(qiáng)非線(xiàn)性,導(dǎo)致靠泊軌跡優(yōu)化屬于大規(guī)模的非線(xiàn)性?xún)?yōu)化問(wèn)題,通過(guò)常見(jiàn)的機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法很難規(guī)劃出船舶靠泊軌跡。對(duì)于智能船舶靠泊來(lái)說(shuō),軌跡規(guī)劃與控制不僅要規(guī)劃出安全可靠的靠泊軌跡,還要優(yōu)化出相應(yīng)的控制量,讓船舶運(yùn)動(dòng)符合動(dòng)力學(xué)要求。本文采用包含控制量的船舶動(dòng)態(tài)模型,在人工調(diào)試控制量產(chǎn)生初始靠泊軌跡的基礎(chǔ)上,利用內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法進(jìn)行優(yōu)化,產(chǎn)生能量最優(yōu)的船舶靠泊軌跡及相應(yīng)的控制量。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）針對(duì)船舶靠泊過(guò)程中航速較低等實(shí)際情況,選取精度較高的孫景浩模型,可進(jìn)行低速域的仿真。所以本文對(duì)Fossen建立的四自由度船舶運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行修改,得到三自由度的船舶運(yùn)動(dòng)模型,最后利用MATLAB仿真,以集裝箱船SR108為仿真對(duì)象進(jìn)行了旋回試驗(yàn)、慣性試驗(yàn)和Z形試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１中船重工集Ｗ?“大智號(hào)”智能化船舶??Ｆｉｇ．?１．１?ＣＳＳＣ?“Ｄａｚｈｉ”?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?Ｓｈｉｐ??１?＾?；?：?ｉ?．?＼??經(jīng)濟(jì)全球化的不斷推進(jìn)使得國(guó)際貨物運(yùn)輸頻率上升迅速

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???第５章：總結(jié)與展望。總結(jié)本文完成的工作，并討論存在的問(wèn)題，以及展望未來(lái)可??能需研究的方向。??建立船舶動(dòng)態(tài)￣￣確定目標(biāo)函數(shù)￣｜選取最優(yōu)化算法??數(shù)學(xué)模型?｜?建立約束條件?｜進(jìn)行本地化處理???Ｙ???構(gòu)建靠泊軌跡??優(yōu)化框架???５???離散化處理???］?［???利用內(nèi)＊罰函數(shù)法??進(jìn)行優(yōu)化??Ｉ??，???Ｉ?！?１???生成自動(dòng)靠泊的?優(yōu)化出相應(yīng)的??最優(yōu)軌跡?控制量??Ｉ????Ｉ???Ｙ???建立仿真平臺(tái)??進(jìn)行驗(yàn)證??圖１．２論文研究結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐａｐｅｒ＇ｓ?ｆｒａｍｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??－１０－??

以及精確性。??在實(shí)際情況下，由于船舶在靠泊過(guò)程中航速較低，本章對(duì)Ｆｏｓｓｅｎ建立的四自由度船??舶運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了修改，修改為不考慮橫搖運(yùn)動(dòng)的三自由度模型。然后以集裝箱船??ＳＲ１０８為仿真對(duì)象，通過(guò)ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證模型的有效性，為后續(xù)章??節(jié)進(jìn)行船舶靠泊軌跡的優(yōu)化提供動(dòng)力學(xué)支持。??２．?２船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系??由于船舶靠泊操縱的復(fù)雜性，本文采用兩種坐標(biāo)系，以便準(zhǔn)確的描述船舶在靠泊時(shí)??的運(yùn)動(dòng)。這兩種坐標(biāo)系都符合右手定則，分別是附體坐標(biāo)系〇－ｘｐ和慣性坐標(biāo)系??如圖２．１所示。圖中，以慣性坐標(biāo)系ｏ〇＊ｘ吵為基準(zhǔn)，規(guī)定軸指向正北方向，??軸指向正東方向，軸指向地心方向。附體坐標(biāo)系ｏ－ｘ＿ｙｚ以船舶中心為原點(diǎn)，規(guī)定Ｘ??軸指向船首，７軸指向右舷，ｚ軸垂直向下為正。??船舶操縱運(yùn)動(dòng)中相關(guān)的參數(shù)及符號(hào)參見(jiàn)圖２．１、表２．１。??Ａ?Ｖ??考??圖２．１船舶附體坐標(biāo)系和慣性坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｈｉｐ?ｅａｒｔｈ?ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｂｏｄｙ?ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??－１１?－??


本文編號(hào)：3312657