動力定位船舶非線性自適應控制研究

孫敏

摘要：本文主要是對動力定位船舶的非線性自適應控制進行了研究，并且根據相應的模型，進行了構建分析。

關鍵詞：動力定位船舶；非線性自適應；控制；研究

前言

隨著人們生活水平的提高，人們對資源與環境造成的破壞也越來越嚴重。為了緩解陸地上的資源能源危機，各個國家都開始對海洋資源的開發。對于海洋的開發與研究，最為重要的工具便是動力定位船舶技術。動力定位船舶具有很強的優勢，不僅機動性很強，而且定位的精確性也很高，其應用十分廣泛。動力定位船舶的控制系統屬于一種十分復雜的非線性系統，具有參數不確定、多輸入以及多輸出等特點。

1.船舶動力定位神經網絡自適應性控制研究

對于船舶動力定位自適應性研究，要設船舶的速度向量可以直接觀測，并且要利用神經網絡逼近系統的模型參數中無法確定的部分[1]。利用傳統的矢量方法設計船舶動力定位神經網絡的自適應狀態反饋控制律。另外，要能夠在船舶速度向量中各個分量無法測量的情況下，利用新型的觀測器對船舶的速度進行估算，然后利用神經網絡逼近系統中無法確定的項目，設計出船舶的自適應輸出反饋控制律。在第一層主要是輸入層，是由一些信號的源節點組成，其中的節點的個數主要是利用信號源的位數決定的[2]。在第二層中，主要是隱藏層，其中節點的數目主要是由基函數的個數決定的，這一層的主要功能是將輸入的空間變換成隱含層空間。而第三層則是輸出層，主要是計算在隱含層中的各個基函數的線性加權值。在相應的控制工程中，其中RBF神經網絡主要是逼近含有無法確定項的未知函數，其中主要的表達公式是：

對高斯函數的基函數神經網絡進行相應的分析，在定義ρ= min‖μi-μj‖，可以得出‖H（X）‖≤ 是成立的。

2.船舶動力定位神經網絡自適應狀態的反饋控制

首先要設定一些條件，使其滿足控制的要求，加工動力定位船舶的位置向量η=[x，y，ψ]T以及速度向量v=[u，v，r]，這些都是可以測量的。并且動力定位船舶的數學模型中的慣性矩陣M以及阻尼矩陣D雖然未知，但是是有界的，將未知的正常數構成的向量d屬于未知常數，僅僅是能夠被用作理論分析。

以上主要是針對相應的船舶動力定位數學模型，在一些假設的情況下，對船舶的動力定位進行相應的設計，設計了動力定位系統神經網絡自適應狀態反饋控制律，這樣使得船舶在實際的位置上（x，y）以及艏向角ψ達到并且能夠保持相應目標的位置ηd=[xd，yd，ψd]T，同時這樣也能夠保證在閉環系統內部的信號能夠一致。

3.對于動力定位船舶非線性自適應控制的展望

動力定位船舶非線性自適應控制系統，是一項十分復雜的工程系統，目前，我國對其的研究仍然處于表面階段，不夠深入，隨著科學技術的進步，我國對其的研究將會更加的深入。對于動力定位船舶非線性自適應控制系統的研究，相關研究者可以從實際系統中存在的問題進行研究，在時間延時、控制量以及約束等方面進行研究，探討這些因素對其的影響，從而尋找一個更好的解決辦法。同時也能夠將控制力與力矩優化分配，對其進行綜合性的考慮，同時也要能夠站在環保的角度上進行設計，從而來提高經濟效益。

4.結語

隨著社會的發展，動力定位船舶對各個國家來說，作用也越來越明顯，其不僅可以有效的對海洋資源進行開發，并且具有很大的環保功能。本文主要是對于動力定位船舶非線性自適應控制系統進行了簡單的探討，并且簡要闡述了動力定位船舶未來的發展趨勢。

參考文獻：

[1]袁瑤.基于自適應模糊控制的船舶動力定位控制器設計研究[D].大連海事大學，2012，5（1）：50-56.

[2]胡忠輝.傳播航向運動非線性自適應及優化控制方法研究[D].哈爾濱工程大學，2013，4（1）：30-31.

[3]錢佳.船舶動力定位系統非線性自適應濾波器研究[D].江蘇科技大學，2012，4（4）：40-42.