應(yīng)用于船舶動力定位的標(biāo)準(zhǔn)可加性模型智能控制方法研究.pdf

1、近年來，隨著海上石油開發(fā)及海上作業(yè)的發(fā)展，海洋作業(yè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)船舶動力定位系統(tǒng)的研究在發(fā)展迅猛，軍民用特種船舶上均獲得了日益廣泛的應(yīng)用。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的設(shè)計和生產(chǎn)能力還有很大差距。因此，研究高精度、適應(yīng)性強(qiáng)、實用的動力定位系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
　　在可加性模糊系統(tǒng)的眾多類型中，標(biāo)準(zhǔn)可加性模型（或者SAM的某種形式）在實際應(yīng)用中被大多數(shù)模糊工程師使用，因為它可以解釋實際工程中遇到的幾乎所有的模糊系統(tǒng)。

2、基于此，本文研究了應(yīng)用于船舶動力定位的標(biāo)準(zhǔn)可加性模型智能控制方法，主要包含一下幾個方面:
　　1.為了實現(xiàn)對海洋環(huán)境干擾因素的預(yù)測，為船舶動力定位系統(tǒng)控制器的設(shè)計奠定基礎(chǔ)，本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與SAM系統(tǒng)相結(jié)合，建立了基于SAM系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（即SAM-NET）結(jié)構(gòu)，證明了SAM-NET結(jié)構(gòu)的全局逼近性，提出了一種適合SAM-NET的學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法，使隸屬度函數(shù)更加的趨向合理。采用SAM-NET對海洋干擾環(huán)境進(jìn)行預(yù)測。通過仿真和誤差分

3、析，結(jié)果表明:用SAM-NET對風(fēng)、浪進(jìn)行預(yù)測是準(zhǔn)確可行的。
　　2.準(zhǔn)確的船舶位置信息在船舶動力定位的過程中有著十分重要的作用。為了得到準(zhǔn)確的船舶位置信息，本文定義了自相似信息系統(tǒng)矩陣中“點(diǎn)”、“線”、“面”、“體”、“鏈”，建立了船舶動力定位系統(tǒng)的自相似信息系統(tǒng)矩陣，實現(xiàn)了動力定位系統(tǒng)各組成部分間的信息資源的共享與互補(bǔ)。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于SAM模型的船舶動力定位位置信息多傳感器數(shù)據(jù)融合算法。該算法將競技體育打分評分

4、方法與3σ準(zhǔn)則相結(jié)合來剔除野值，選取類高斯函數(shù)作為模糊規(guī)則的隸屬度函數(shù)，每條被激活規(guī)則權(quán)重值相等。實驗表明，該數(shù)據(jù)融合算法的融合結(jié)果比各位置傳感器的測量結(jié)果更加接近船舶的真實位置。
　　3.針對動力定位船舶在定位時海洋干擾環(huán)境變化大，無法精確描述船舶的數(shù)學(xué)模型，動力定位控制效果達(dá)不到預(yù)期值，本文設(shè)計了一種基于SAM改進(jìn)算法的船舶動力定位控制器。首先利用層次分析法去除SAM初始模糊規(guī)則中冗余或者相互矛盾的規(guī)則，再利用蟻群優(yōu)化算法得到

5、每條規(guī)則的權(quán)重值。仿真實驗結(jié)果表明:本文所設(shè)計的SAM改進(jìn)算法船舶動力定位控制器響應(yīng)時間較短，控制效果穩(wěn)定、精確。
　　4.本文根據(jù)多模態(tài)控制思想，設(shè)計了基于SAM改進(jìn)算法的船舶動力定位多模態(tài)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用SAM-NET模型對海洋環(huán)境進(jìn)行預(yù)測，并采用濾波器對海洋環(huán)境干擾的進(jìn)行濾波，根據(jù)海面風(fēng)力的大小選定人工直接操作、PID控制或基于SAM改進(jìn)算法控制器對定位系統(tǒng)進(jìn)行控制，使用混合模態(tài)控制方法實現(xiàn)模態(tài)間平穩(wěn)平滑地切換。采用平均