基于神经网络的自动舵集成系统的研究

论文题目: 基于神经网络的自动舵集成系统的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 吴润

导师: 郝燕玲

关键词: 综合船桥系统,自动舵系统,安全带,神经网络控制

文献来源: 哈尔滨工程大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文以综合船桥系统的开发为背景，研究了综合船桥系统下自动舵系统的开发问题。论文首先简要介绍了综合船桥系统的发展过程、现状，接着对其主要功能进行模块化处理。在此基础上，把航迹规划、航向设定和操舵系统三大模块相结合，充分利用计算机软件技术和神经网络控制技术，将它们集成一个全新的功能强大的自动舵系统。文中全面介绍了神经网络控制理论，对知识表示法和网络学习规则进行了详细说明，充分阐述了神经网络控制理论的优点和不足。同时针对航海时风、流等海况复杂多变以及船舶运动特性不确定的状况，提出一种基于神经网络内模控制理论的舵控制器，这种控制器的实现不必依赖于确定的数学模型，具有很强的自适应性和学习能力、鲁棒性和容错能力，很适合航海作业时使用。文中引入安全带的概念，并在此基础上给出一个航向设定算法。根据该算法，船舶在不同的航行状况中将具有不同的航向角，从而保证船舶在误差允许的范围内沿着设定航线航行，达到预期的航行目的。论文的最后部分对系统仿真的一般原理和过程作了介绍，随后建立起相应的模型对神经网络自动舵系统进行仿真，进一步论证了该系统的可行性。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 自动舵系统的发展

1.3 我国对自动舵系统的研究

1.4 本课题的主要研究内容

第2章综合船桥系统

2.1 引言

2.2 综合船桥系统组成

2.2.1 综合船桥信息处理与显示系统

2.2.2 数据接口子系统

2.2.3 机舱监控系统

2.2.4 电源系统及报警系统

2.2.5 系统中用到的导航仪器和传感器

2.2.6 计算机网络系统通信方式

2.3 综合船桥系统的核心功能

2.4 综合船桥系统中的自动舵系统

2.5 本章小结

第3章神经网络控制

3.1 神经网络基础

3.1.1 生物神经元模型

3.1.2 人工神经元模型

3.1.3 神经元中的激活函数

3.2 神经网络结构

3.2.1 信号流图表示法

3.2.2 单层前馈网络

3.2.3 多层前馈网络

3.2.4 递归网络

3.3 神经网络中的知识表示

3.3.1 什么是知识

3.3.2 神经网络中的知识表示

3.4 神经网络的学习规则

3.4.1 Hebb学习规则

3.4.2 Boltzmann学习

3.4.3 竞争式学习规则

3.5 本章小结

第4章神经网络自动舵系统的设计

4.1 船舶运动控制

4.1.1 船舶运动模型

4.1.2 船舶操纵特性

4.1.3 船舶航向及航迹控制

4.2 神经网络控制方案

4.2.1 直接逆控制

4.2.2 内模控制

4.2.3 神经网络内模控制

4.3 自动舵集成系统设计

4.3.1 航向设定算法的研究

4.3.2 神经网络自动舵设计

4.4 本章小结

第5章系统仿真及研究

5.1 控制系统仿真简介

5.2 船舶自动舵系统的数学模型

5.2.1 船舶操纵运动的数学模型

5.2.2 舵机系统的数学模型

5.3 自动舵系统的仿真

5.3.1 仿真结果及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

发布时间: 2007-08-21

参考文献

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