動(dòng)力定位船舶非線性自適應(yīng)控制研究

孫敏

摘要：本文主要是對(duì)動(dòng)力定位船舶的非線性自適應(yīng)控制進(jìn)行了研究，并且根據(jù)相應(yīng)的模型，進(jìn)行了構(gòu)建分析。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力定位船舶；非線性自適應(yīng)；控制；研究

前言

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)資源與環(huán)境造成的破壞也越來(lái)越嚴(yán)重。為了緩解陸地上的資源能源危機(jī)，各個(gè)國(guó)家都開(kāi)始對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)。對(duì)于海洋的開(kāi)發(fā)與研究，最為重要的工具便是動(dòng)力定位船舶技術(shù)。動(dòng)力定位船舶具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，不僅機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)，而且定位的精確性也很高，其應(yīng)用十分廣泛。動(dòng)力定位船舶的控制系統(tǒng)屬于一種十分復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，具有參數(shù)不確定、多輸入以及多輸出等特點(diǎn)。

1.船舶動(dòng)力定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)性控制研究

對(duì)于船舶動(dòng)力定位自適應(yīng)性研究，要設(shè)船舶的速度向量可以直接觀測(cè)，并且要利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近系統(tǒng)的模型參數(shù)中無(wú)法確定的部分[1]。利用傳統(tǒng)的矢量方法設(shè)計(jì)船舶動(dòng)力定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制律。另外，要能夠在船舶速度向量中各個(gè)分量無(wú)法測(cè)量的情況下，利用新型的觀測(cè)器對(duì)船舶的速度進(jìn)行估算，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近系統(tǒng)中無(wú)法確定的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)出船舶的自適應(yīng)輸出反饋控制律。在第一層主要是輸入層，是由一些信號(hào)的源節(jié)點(diǎn)組成，其中的節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)主要是利用信號(hào)源的位數(shù)決定的[2]。在第二層中，主要是隱藏層，其中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目主要是由基函數(shù)的個(gè)數(shù)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(jì)算在隱含層中的各個(gè)基函數(shù)的線性加權(quán)值。在相應(yīng)的控制工程中，其中RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是逼近含有無(wú)法確定項(xiàng)的未知函數(shù)，其中主要的表達(dá)公式是：

對(duì)高斯函數(shù)的基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)的分析，在定義ρ= min‖μi-μj‖，可以得出‖H（X）‖≤ 是成立的。

2.船舶動(dòng)力定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)狀態(tài)的反饋控制

首先要設(shè)定一些條件，使其滿(mǎn)足控制的要求，加工動(dòng)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(cè)量的。并且動(dòng)力定位船舶的數(shù)學(xué)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(shù)構(gòu)成的向量d屬于未知常數(shù)，僅僅是能夠被用作理論分析。

以上主要是針對(duì)相應(yīng)的船舶動(dòng)力定位數(shù)學(xué)模型，在一些假設(shè)的情況下，對(duì)船舶的動(dòng)力定位進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了動(dòng)力定位系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制律，這樣使得船舶在實(shí)際的位置上（x，y）以及艏向角ψ達(dá)到并且能夠保持相應(yīng)目標(biāo)的位置ηd=[xd，yd，ψd]T，同時(shí)這樣也能夠保證在閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)能夠一致。

3.對(duì)于動(dòng)力定位船舶非線性自適應(yīng)控制的展望

動(dòng)力定位船舶非線性自適應(yīng)控制系統(tǒng)，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，目前，我國(guó)對(duì)其的研究仍然處于表面階段，不夠深入，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)對(duì)其的研究將會(huì)更加的深入。對(duì)于動(dòng)力定位船舶非線性自適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究，相關(guān)研究者可以從實(shí)際系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，在時(shí)間延時(shí)、控制量以及約束等方面進(jìn)行研究，探討這些因素對(duì)其的影響，從而尋找一個(gè)更好的解決辦法。同時(shí)也能夠?qū)⒖刂屏εc力矩優(yōu)化分配，對(duì)其進(jìn)行綜合性的考慮，同時(shí)也要能夠站在環(huán)保的角度上進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，動(dòng)力定位船舶對(duì)各個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，作用也越來(lái)越明顯，其不僅可以有效的對(duì)海洋資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且具有很大的環(huán)保功能。本文主要是對(duì)于動(dòng)力定位船舶非線性自適應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，并且簡(jiǎn)要闡述了動(dòng)力定位船舶未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

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