基于减聚类-自适应神经模糊推理的船舶航向保持控制设计
详细信息    查看全文 | 推荐本文 |
  • 英文篇名:Ship Course-keeping Control Design Based on Subtractive Clustering Adaptive Neural-Fuzzy Inference
  • 作者:陈桂妹 ; 苗保彬
  • 英文作者:CHEN Guimei;MIAO Baobin;Faculty of Maritime and Transportation, Ningbo University;
  • 关键词:船舶航向保持 ; 自适应神经模糊推理系统 ; 神经网络 ; 减法聚类
  • 英文关键词:ship course-keeping;;SC-ANFIS;;neural networks;;subtraction clustering
  • 中文刊名:CANB
  • 英文刊名:Ship Engineering
  • 机构:宁波大学海运学院;
  • 出版日期:2019-04-25
  • 出版单位:船舶工程
  • 年:2019
  • 期:v.41;No.266
  • 基金:宁波市自然科学基金(2017A610117);; 宁波市港口贸易合作与发展协同创新中心
  • 语种:中文;
  • 页:CANB201904017
  • 页数:7
  • CN:04
  • ISSN:31-1281/U
  • 分类号:95-100+152
摘要
为解决船舶在非线性和不确定性条件下的常规航向保持控制参数难以确定和性能较差的问题,提出一种基于减法聚类和神经模糊推理系统(SC-ANFIS)的船舶航向保持控制设计。基于鲁棒PID控制,借助减法聚类算法的学习能力对输入样本进行聚类分析,优化模糊量化和模糊规则,继而用神经-模糊推理的方法解决船舶的不确定性问题和非线性控制问题;同时,为避免维数灾难等问题发生,采用多维隶属度函数设计一种可在线自调整的基于SC-ANFIS的航向保持控制系统,并设计仿真试验进行对比分析。仿真试验结果表明,在存在模型参数摄动和干扰的情况下,基于SC-ANFIS的航向保持控制系统可行、有效,能取得良好的控制效果。
        To improve the problem that the conventional navigation course-keeping control parameters are difficult to be determined and the performance is poor under nonlinear and uncertain conditions, a new method that adaptive neural-fuzzy inference system based on subtractive clustering(SC-ANFIS) is proposed. Based on the adaptive robust PID control model, the learning ability of the subtractive clustering algorithm is used to optimize the fuzzy quantization and fuzzy rules for the input samples. Then, neural-fuzzy inference is used to improve the ship control problems under uncertainties and nonlinear conditions. At the same time, in order to avoid dimensionality disasters and other issues, multi-dimensional membership functions are used to design a SC-ANFIS course-keeping system that can be self-adjusted online. At last, the simulation experiment and conduct comparative analysis are designed. The results show that the course-keeping design is feasible and effective, and have good control effect under the perturbation and disturbance of the model parameters.
引文
[1]沈进中.对模糊推理算法的一点思考[J].徐州工程学院学报(自然科学版),2016,31(3):55-57.
    [2]颜俐,许建,马运义.船舶运动的模糊控制研究[J].舰船科学技术,2013,35(5):1-6.
    [3]张文兴.基于BP神经网络的模糊PID控制器的设计[J].电子世界,2014:131-134.
    [4]汪明慧,余永权,曾碧.基于ANFIS的船舶航向控制系统的设计[J].计算机工程与设计,2010,31(15):3468-3472.
    [5]王宇,刘小健,董元胜.基于MATLAB的ANFIS网络在水运货运量预测中的应用[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2004,28(4):501-503.
    [6]张泽国,尹建川,胡江强.基于减聚类ANFIS模型的船舶横摇运动实时预测[J].上海海事大学学报,2017,38(1):7-11.
    [7]TAKAGI T,SUGENO M.Fuzzy Identification of Systems and Its Application to Modeling and Control[J].IEEETransactions on Systems,Man,and Cybernetics,1985,15(1):116-132.
    [8]JANG JS R.ANFIS:Adaptive-network-Based Fuzzy Inference System[J].IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics,1993,23(3):665-685.
    [9]张吉礼,赵天怡,刘辉.基于多维ANFIS的T-S模糊控制规则聚类获取方法[J].大连理工大学学报,2010,50(4):580-585.
    [10]杨辉,朱凡,陆荣秀,等.基于ANFIS模型的Pr/Nd萃取过程预测控制[J].化工学报,2016,67(3):982-990.
    [11]周皓,李维刚,童朝南,等.WT-ANFIS在孤岛检测中的应用研究[J].电机与控制学报,2016,20(1):35-42.
    [12]张显库.船舶控制系统[M].辽宁大连:大连海事大学出版社,2010.

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700