基于遗传和小脑模型算法的航向控制器的设计

摘要

为设计出既能缩短航程又能降低能耗的新型船舶航向控制器,系统分析了符合船舶实际运动规律的非线性数学模型,透彻剖析了普通自动舵的常规PID控制算法的优势与缺陷,本文首次采用了有别于自适应自动舵的设计手段与技术设计航向控制器首先,运用遗传算法(GA)进行反馈控制、在线自动优化整定常规的PID控制参数,从而实现了对动态线性干扰的抑制、确保了系统的稳定性;接着,运用小脑模型(CMAC)神经网络进行前馈非线性控制、进而抑制源自船舶内外部的非线性干扰,实现了对动态非线性干扰的抑制,从而保证了系统的控制精度和响应速度;最后,在船舶操纵模拟器上对所设计的航向控制器进行仿真试验,试验结果表明:新型航向控制器,性能优越可靠并且鲁棒性较强,船舶在它的控制下,航向偏摆幅度小,航迹能较好的去弯取直、能降低燃油消耗,它对于自动舵的升级换代和船舶经济快捷地定向航行,具有广泛的实际应用价值。