船舶动力定位系统控制器设计及其操控界面开发

摘要

随着世界人口的增加、科学技术的进步，人类对陆地资源的消耗日益加剧，能源短缺问题越来越突出，开发和利用丰富的海洋资源具有越来越重要的现实意义。随着人类不断对深海远海进军，锚泊系统已经不能满足日益提高的船舶定位作业的要求，动力定位系统应运而生。而20世纪90年代以来，非线性控制理论和智能控制方法的飞速发展，为动力定位控制技术的研究提供了理论基础，把更先进的控制理论应用到动力定位系统中，成为动力定位控制技术研究的重要课题。
　　作为一种嵌入了人类知识的智能控制方法，模糊控制具有不依赖于被控对象的精确数学模型、响应速度快、鲁棒性好等优点。模糊规则是模糊控制的核心，通过数据挖掘算法获取模糊规则克服了通过专家经验获取规则的人为主观性的影响，本文首先针对工作在某种工况及海况下的船舶动力定位控制系统，设计船舶动力定位模糊控制器，采用数据挖掘算法获取模糊规则，并基于一艘供给船进行了计算机数值仿真，验证了动力定位模糊控制器的有效性。进一步，同时考虑海上作业的船舶受到环境扰动的不确定性以及船舶本身动态的不确定性的影响，本文将逆推法设计工具和模糊系统相结合，采用模糊系统逼近上述不确定项，设计了动力定位自适应模糊控制器，基于两艘供给船的仿真研究验证了所提出的船舶动力定位控制方案的有效性。
　　最后，基于VC++开发了动力定位系统的操控界面，实现了主要界面的相关功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 动力定位系统国内外研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 动力定位船舶运动数学模型

2．1 动力定位船舶运动坐标系

2．2 动力定位船舶运动数学模型

第3章 模糊控制及数据挖掘的理论基础

3．1 模糊数学的基础知识

3．1．1 模糊集合的定义

3．1．2 隶属度函数

3．2 模糊控制的基本原理

3．3 模糊系统万能逼近特性

3．4 自适应模糊控制的基本原理

3．4．1 问题描述

3．4．2 模糊控制器的设计

3．4．3 自适应律的设计

3．5 基于数据挖掘技术的模糊规则提取算法

3．6 小结

第4章 船舶动力定位控制器的设计

4．1 数据挖掘算法提取模糊规则

4．2 船舶动力定位基于数据挖掘的模糊控制器设计

4．2．1 控制器设计

4．2．2 仿真研究

4．2．3 小结

4．3 船舶动力定位自适应模糊控制器设计

4．3．1 控制器设计

4．3．2 仿真研究

4．3．3 小结

第5章 动力定位系统操控界面软件开发

5．1 Visual C++开发平台

5．1．1 面向对象的编程思想

5．1．2 Visual C++开发平台

5．2 TCP／IP协议通信

5．3 VC++与MATLAB混合编程

5．4 操控界面功能实现

5．4．1 操控界面主界面

5．4．2 操控界面的地图模块

5．4．3 操控界面的其他模块

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢