动力定位船舶非线性自适应控制研究

孙敏

摘要：本文主要是对动力定位船舶的非线性自适应控制进行了研究，并且根据相应的模型，进行了构建分析。

关键词：动力定位船舶；非线性自适应；控制；研究

前言

随着人们生活水平的提高，人们对资源与环境造成的破坏也越来越严重。为了缓解陆地上的资源能源危机，各个国家都开始对海洋资源的开发。对于海洋的开发与研究，最为重要的工具便是动力定位船舶技术。动力定位船舶具有很强的优势，不仅机动性很强，而且定位的精确性也很高，其应用十分广泛。动力定位船舶的控制系统属于一种十分复杂的非线性系统，具有参数不确定、多输入以及多输出等特点。

1.船舶动力定位神经网络自适应性控制研究

对于船舶动力定位自适应性研究，要设船舶的速度向量可以直接观测，并且要利用神经网络逼近系统的模型参数中无法确定的部分[1]。利用传统的矢量方法设计船舶动力定位神经网络的自适应状态反馈控制律。另外，要能够在船舶速度向量中各个分量无法测量的情况下，利用新型的观测器对船舶的速度进行估算，然后利用神经网络逼近系统中无法确定的项目，设计出船舶的自适应输出反馈控制律。在第一层主要是输入层，是由一些信号的源节点组成，其中的节点的个数主要是利用信号源的位数决定的[2]。在第二层中，主要是隐藏层，其中节点的数目主要是由基函数的个数决定的，这一层的主要功能是将输入的空间变换成隐含层空间。而第三层则是输出层，主要是计算在隐含层中的各个基函数的线性加权值。在相应的控制工程中，其中RBF神经网络主要是逼近含有无法确定项的未知函数，其中主要的表达公式是：

对高斯函数的基函数神经网络进行相应的分析，在定义ρ= min‖μi-μj‖，可以得出‖H（X）‖≤ 是成立的。

2.船舶动力定位神经网络自适应状态的反馈控制

首先要设定一些条件，使其满足控制的要求，加工动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]，这些都是可以测量的。并且动力定位船舶的数学模型中的惯性矩阵M以及阻尼矩阵D虽然未知，但是是有界的，将未知的正常数构成的向量d属于未知常数，仅仅是能够被用作理论分析。

以上主要是针对相应的船舶动力定位数学模型，在一些假设的情况下，对船舶的动力定位进行相应的设计，设计了动力定位系统神经网络自适应状态反馈控制律，这样使得船舶在实际的位置上（x，y）以及艏向角ψ达到并且能够保持相应目标的位置ηd=[xd，yd，ψd]T，同时这样也能够保证在闭环系统内部的信号能够一致。

3.对于动力定位船舶非线性自适应控制的展望

动力定位船舶非线性自适应控制系统，是一项十分复杂的工程系统，目前，我国对其的研究仍然处于表面阶段，不够深入，随着科学技术的进步，我国对其的研究将会更加的深入。对于动力定位船舶非线性自适应控制系统的研究，相关研究者可以从实际系统中存在的问题进行研究，在时间延时、控制量以及约束等方面进行研究，探讨这些因素对其的影响，从而寻找一个更好的解决办法。同时也能够将控制力与力矩优化分配，对其进行综合性的考虑，同时也要能够站在环保的角度上进行设计，从而来提高经济效益。

4.结语

随着社会的发展，动力定位船舶对各个国家来说，作用也越来越明显，其不仅可以有效的对海洋资源进行开发，并且具有很大的环保功能。本文主要是对于动力定位船舶非线性自适应控制系统进行了简单的探讨，并且简要阐述了动力定位船舶未来的发展趋势。

参考文献：

[1]袁瑶.基于自适应模糊控制的船舶动力定位控制器设计研究[D].大连海事大學，2012，5（1）：50-56.

[2]胡忠辉.传播航向运动非线性自适应及优化控制方法研究[D].哈尔滨工程大学，2013，4（1）：30-31.

[3]钱佳.船舶动力定位系统非线性自适应滤波器研究[D].江苏科技大学，2012，4（4）：40-42.