专家控制及其在工程船舶运动控制中的应用研究

• 作 者: 陆昊
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 专家控制 模糊控制 遗传算法 工程船舶

经典控制理论和现代控制理论都建立在严格而精确的数学模型的基础之上,但是许多控制系统的数学模型难以建立,甚至根本无法建立。因而,对精确数学模型的依赖使传统控制理论的应用受到很大的限制。 智能控制理论的建立弥补了传统控制理论的不足。它不必建立精确的数学模型,通过构建系统的知识库和推理机构,运用人类思维方法对系统进行控制,能够达到理想的控制目标。专家控制是智能控制领域的一个重要分支,其高度的仿人智能特性为按照人类思维方法解决工业过程中的复杂问题提供了一条新思路。 铺排船是一种为适应长江航道治理工程的需求而建造的专用工程船舶。由于其运动控制方式的特殊性和难以建立精确模型,目前的铺排船大都采用手动方式来控制,主要依靠船工经验,来协调控制各条缆绳的收放,实现船舶的移船和定位。 本文主要研究专家控制及其在工程船舶运动控制中的应用,实现工程船舶的自动操纵和航迹航向自动纠偏。首先,本文讨论研究了专家控制的基本理论及专家控制器的构造方法;其次根据手动控制思想建立了工程船舶运动控制的简化数学模型;再次按照专家经验设计了一种航迹航向专家控制器来实现船舶的运动控制,运用于实际工程中收到了满意的控制效果;最后,在此基础上本文将智能控制中另外两大内容——模糊控制、遗传算法融合进来,设计出了一种模糊专家控制器并对其进行改进优化,仿真实验表明,优化后的工程船舶模糊专家控制器较此前的专家控制器具有更好的动态性能和稳态性能。 虽然本文提出的工程船舶运动专家控制器已经在实际使用中获得了较好的控制效果,但是在控制精度和对外部扰动的抑制能力上还需要进一步提高。