| 【中文题名】 | 基于神经网络的自动舵集成系统的研究 |
| 【英文题名】 | Autopilot System Research Based on the Neural Network Theory |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 综合船桥系统,自动舵系统,安全带,神经网络控制,, |
| 【英关键词】 | IBS,Autopilot system,Safety belt,Neural Network control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统> |
| 【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。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-15 |
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1.1 课题的背景和意义 |
10-11 |
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1.2 自动舵系统的发展 |
11-12 |
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1.3 我国对自动舵系统的研究 |
12-13 |
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1.4 本课题的主要研究内容 |
13-15 |
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第2章 综合船桥系统 |
15-27 |
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2.1 引言 |
15-17 |
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2.2 综合船桥系统组成 |
17-20 |
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2.2.1 综合船桥信息处理与显示系统 |
17-18 |
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2.2.2 数据接口子系统 |
18 |
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2.2.3 机舱监控系统 |
18-19 |
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2.2.4 电源系统及报警系统 |
19 |
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2.2.5 系统中用到的导航仪器和传感器 |
19-20 |
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2.2.6 计算机网络系统通信方式 |
20 |
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2.3 综合船桥系统的核心功能 |
20-23 |
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2.4 综合船桥系统中的自动舵系统 |
23-26 |
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2.5 本章小结 |
26-27 |
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第3章 神经网络控制 |
27-50 |
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3.1 神经网络基础 |
27-35 |
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3.1.1 生物神经元模型 |
27-29 |
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3.1.2 人工神经元模型 |
29-31 |
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3.1.3 神经元中的激活函数 |
31-35 |
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3.2 神经网络结构 |
35-42 |
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3.2.1 信号流图表示法 |
35-38 |
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3.2.2 单层前馈网络 |
38-39 |
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3.2.3 多层前馈网络 |
39-40 |
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3.2.4 递归网络 |
40-42 |
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3.3 神经网络中的知识表示 |
42-44 |
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3.3.1 什么是知识 |
42-43 |
|
3.3.2 神经网络中的知识表示 |
43-44 |
|
3.4 神经网络的学习规则 |
44-49 |
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3.4.1 Hebb学习规则 |
45-46 |
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3.4.2 Boltzmann学习 |
46-47 |
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3.4.3 竞争式学习规则 |
47-49 |
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3.5 本章小结 |
49-50 |
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第4章 神经网络自动舵系统的设计 |
50-71 |
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4.1 船舶运动控制 |
50-61 |
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4.1.1 船舶运动模型 |
51-58 |
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4.1.2 船舶操纵特性 |
58-59 |
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4.1.3 船舶航向及航迹控制 |
59-61 |
|
4.2 神经网络控制方案 |
61-63 |
|
4.2.1 直接逆控制 |
61-62 |
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4.2.2 内模控制 |
62 |
|
4.2.3 神经网络内模控制 |
62-63 |
|
4.3 自动舵集成系统设计 |
63-70 |
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4.3.1 航向设定算法的研究 |
64-66 |
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4.3.2 神经网络自动舵设计 |
66-70 |
|
4.4 本章小结 |
70-71 |
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第5章 系统仿真及研究 |
71-76 |
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5.1 控制系统仿真简介 |
71-72 |
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5.2 船舶自动舵系统的数学模型 |
72-73 |
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5.2.1 船舶操纵运动的数学模型 |
72-73 |
|
5.2.2 舵机系统的数学模型 |
73 |
|
5.3 自动舵系统的仿真 |
73-75 |
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5.3.1 仿真结果及分析 |
74-75 |
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5.4 本章小结 |
75-76 |
|
结论 |
76-77 |
|
参考文献 |
77-79 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
79-80 |
|
致谢 |
80 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.388841 |
