無人艇操縱性與智能控制技術(shù)

黃惠霖

摘要

隨著大家越來越深入展開海洋開發(fā)活動，無人艇相對而言應(yīng)用越來越廣泛。而智能控制技術(shù)最早于上世紀(jì)七十年代末提出，發(fā)展至今已經(jīng)形成相對而言較成熟的理論，且其應(yīng)用實(shí)踐效果相對也較為良好。隨著智能控制技術(shù)的提出和不斷發(fā)展，人們正深入研究如何有效、高效將其技術(shù)運(yùn)用于無人艇操縱中。本論文將就無人艇操縱性與智能控制技術(shù)這一問題展開深入探究和分析。

【關(guān)鍵詞】海洋開發(fā) 無人艇操縱性 智能控制技術(shù) 實(shí)施策略

1 基于智能控制技術(shù)的船舶操縱控制

1.1 控制程序

這里，將基于仿人智能控制展開無人艇操縱控制。具體闡述其實(shí)施過程，如下：

1.1.1 基于允許誤差范圍設(shè)計軌跡

系統(tǒng)預(yù)先根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計一個相對合理的性能指標(biāo)，繼而基于此指標(biāo)得出對應(yīng)理想狀況下的單位階躍響應(yīng)。將這一內(nèi)容同等轉(zhuǎn)換到誤差相平面上，則可以得到同等理想狀況下的軌跡圖，即基于允許誤差范圍設(shè)計軌跡。軌跡圖上所呈現(xiàn)的點(diǎn)，則作為依據(jù)展開過程的瞬間控制。

1.1.2 構(gòu)建特征模型

目標(biāo)軌跡在相平面內(nèi)表現(xiàn)出的位置以及運(yùn)行控制情況，以此為依據(jù)得到相對合適的特征基元集Qi，然后在此基元集中選出特征區(qū)域，進(jìn)而可以得到不同等級的特征模型Φi。

1.1.3 設(shè)計控制模態(tài)集和控制規(guī)則

通過特征模型以及允許誤差范圍內(nèi)的軌跡差距，展開模擬。具體來說就是指，模擬人的控制方式，從而得到校正模態(tài)集。然后具體參數(shù)則可以體現(xiàn)出來。特征模型結(jié)合人自身控制經(jīng)驗(yàn)，加上一定的推理規(guī)則，相對而言可以得出不同的控制模態(tài)。

1.2 操縱控制級設(shè)計

基于不同方法調(diào)試操縱控制，相對而言可以在一定程度上減小實(shí)際軌跡與理想軌跡間存在的誤差，關(guān)于這一問題，大家應(yīng)該注意以下幾方面內(nèi)容：

（1）初始展開航行控制活動，實(shí)際軌跡與理想軌跡二者存在的誤差相對而言最大。而借助磅一磅模態(tài)控制，可以得出偏差變化速度，并對增加系統(tǒng)收斂速度起到積極推動作用。

（2）偏差速度變小，假若v變化v預(yù)設(shè)變化這一情況，則應(yīng)該注意結(jié)合運(yùn)用比例模態(tài)以及微分模態(tài)兩種方式，進(jìn)而在一定程度上降低偏差變化速率，從而避免超調(diào)問題的發(fā)生。

（3）假設(shè)誤差變化速度沒有超過預(yù)期誤差范圍，則運(yùn)用模態(tài)控制，對偏差變化速率展開實(shí)時觀測。

（4）假若未采取有效措施避免超調(diào)問題的發(fā)生，當(dāng)問題出現(xiàn)時，應(yīng)該注意運(yùn)用比例和微分以及積分控制來對偏差繼續(xù)增大產(chǎn)生抑制作用，進(jìn)而對減小變化速率產(chǎn)生積極影響。

（5）假設(shè)偏差以及變化率均處于穩(wěn)定誤差范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)選擇模態(tài)控制，對調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)于一平衡狀態(tài)產(chǎn)生積極影響。而為了消除外界干擾，應(yīng)該借助極值采樣展開相應(yīng)的模態(tài)控制，從而保障可以有效將系統(tǒng)誤差降至最低。

1.3 智能控制系統(tǒng)

具體闡述智能控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)：任務(wù)的交叉與理解→任務(wù)的協(xié)調(diào)→混合知識的表示→規(guī)劃、控制→常規(guī)控制→執(zhí)行器→廣義對象→各種傳感器→信息處理→信息理解→混合知識的表示→任務(wù)的協(xié)調(diào)→任務(wù)的交叉與理解→任務(wù)的協(xié)調(diào)→……

2 無人艇智能控制設(shè)計

具體來說，根據(jù)無人艇的實(shí)際需求及相關(guān)特點(diǎn)，可以將其大致分為兩種控制方式：手動駕駛和自動駕駛。其操縱原理如圖1所示。

2.1 手動駕駛

具體就是指，駕駛員于駕駛臺上，基于各種表盤數(shù)據(jù)及表現(xiàn)情況，掌握無人艇所在位置、航向、航速以及障礙物等信息。駕駛員可以基于操作放線盤來控制航向，借助操縱油門操縱桿來控制航速，以及通過操縱倒車控制桿用來控制前進(jìn)或倒車。值得一提的是，駕駛員應(yīng)該注意及時接受表盤數(shù)據(jù)信息反饋，進(jìn)而可以針對未達(dá)到期望航行要求的活動展開控制調(diào)節(jié)。

2.2 自主駕駛

具體就是指，自主駕駛機(jī)計算得到的控制信號作為依據(jù)，驅(qū)動液壓電動泵、倒車動力泵以及發(fā)動機(jī)油門。對有效控制噴水口轉(zhuǎn)向、倒車斗轉(zhuǎn)向、發(fā)動機(jī)輸出功率產(chǎn)生積極影響，從而對有效掌控航向、航速等情況產(chǎn)生積極影響。比如，展開航向控制活動時，應(yīng)該注意結(jié)合預(yù)期航向與當(dāng)前航向相關(guān)信息展開分析，進(jìn)而通過控制器的計算得出相應(yīng)的控制信號，再將其輸出至自動操舵儀。繼而，其借助控制操舵機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對噴水口以及噴水方向的有效控制，最終對控制航向起到積極影響。此外，還應(yīng)該注意結(jié)合期望航向以及實(shí)際舵角等相關(guān)信息展開分析，從而可以實(shí)時調(diào)整舵角，對有效實(shí)現(xiàn)控制航向起到積極推動作用。

3 總結(jié)語

總而言之，無人艇相對而言具有較廣泛的應(yīng)用前景。其既可以用于軍用方面，對展開搜索、營救活動展開積極影響，而且也可以用于民用發(fā)面。究其根本原因在于，其隱蔽性好，且相對而言機(jī)動靈活，在海洋開采、勘探以及環(huán)境監(jiān)測等等活動中均可以被運(yùn)用。這就要求我們更應(yīng)該注意強(qiáng)調(diào)無人艇的智能化發(fā)展，并對其展開深入探究。

參考文獻(xiàn)

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