[發明專利]一種船舶航向復合控制方法及裝置

在審

• 申請號: 201710400667.4
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN106990788A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 劉勝;孫志;宋偉偉;姚力夫;譚銀朝;張磊
• 申請（專利權）人: 威海海洋職業學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 孟凡臣

技術領域

本發明涉及船舶航向技術領域，具體涉及一種船舶航向復合控制方法及裝置。

背景技術

隨著經濟全球化的進程，船舶大型化、自動化和智能化成為船舶工業發展的主流趨勢。船舶在海上航行時，不可避免的受到海浪、海流及海風等隨機干擾的作用，加之航行環境惡劣和工況變化，船舶運動具有的內在強耦合、大干擾及參數時變等特點，使得大型船舶操縱控制成為一個多變量非線性時變過程，并且顯現出慣性大、響應遲鈍、控制效果差等問題。因此，為保障大型船舶航行的安全性和經濟性，對其航向控制的研究就變得尤為重要。

現有技術中，還不能根據實際的航向角和預設航向，對船舶航行過程中的舵角進行修正，不能提高航向操作控制系統的控制精度。

發明內容

針對現有技術中的上述缺陷，本發明提供了一種基于情感和語義的智能對話方法及裝置，能夠對船舶航行過程中的舵角進行修正，進而能夠提高航向操作控制系統的控制精度。

第一方面，本發明提供的一種船舶航向復合控制方法，包括：

檢測船舶航向的實際航向角和實際舵角；

根據所述實際航向角，基于訓練的正向辨識模型，獲得辨識航向角；

根據所述辨識航向角、所述實際航向角、所述實際舵角和預設航向角，基于訓練的逆向辨識模型，計算第一前饋補償量；

根據所述預設航向角和所述實際航向角，基于魯棒控制器，計算第二前饋補償量；

根據所述第一前饋補償量和所述第二前饋補償量，計算修正后的理論舵角。

可選的，在所述根據所述實際航向角，基于訓練的正向辨識模型，獲得辨識航向角的步驟之前，還包括：

獲取樣本數據；

根據所述樣本數據，采用最小二乘支持向量機算法，訓練正向辨識模型。

可選的，在所述獲取樣本數據的步驟之后，在所述根據所述辨識航向角、所述實際航向角、所述實際舵角和預設航向角，基于訓練的逆向辨識模型，計算第一前饋補償量的步驟之前，還包括：

根據所述樣本數據，采用最小二乘支持向量機算法，基于二次規劃方法，訓練逆向辨識模型。

可選的，所述根據所述辨識航向角、所述實際航向角、所述實際舵角和預設航向角，基于訓練的逆向辨識模型，計算第一前饋補償量，包括：

根據所述辨識航向角和所述實際航向角，計算航向角調節量；

根據所述航向角調節量、所述實際舵角和預設航向角，基于訓練的逆向辨識模型，計算第一前饋補償量。

可選的，所述根據所述第一前饋補償量和所述第二前饋補償量，計算修正后的理論舵角，包括：

根據所述第一前饋補償量和所述第二前饋補償量，采用理論舵角計算方法，計算修正后的理論舵角。

第二方面，本發明提供的一種船舶航向復合控制裝置，包括：

檢測模塊，用于檢測船舶航向的實際航向角和實際舵角；

辨識模塊，用于根據所述實際航向角，基于訓練的正向辨識模型，獲得辨識航向角；

第一前饋補償量計算模塊，用于根據所述辨識航向角、所述實際航向角、所述實際舵角和預設航向角，基于訓練的逆向辨識模型，計算第一前饋補償量；

第二前饋補償量計算模塊，用于根據所述預設航向角和所述實際航向角，基于魯棒控制器，計算第二前饋補償量；

理論舵角計算模塊，用于根據所述第一前饋補償量和所述第二前饋補償量，計算修正后的理論舵角。

可選的，所述裝置，還包括：

數據獲取模塊，用于獲取樣本數據；

正向訓練模塊，用于根據所述樣本數據，采用最小二乘支持向量機算法，訓練正向辨識模型。

可選的，所述裝置，還包括：

逆向訓練模塊，用于根據所述樣本數據，采用最小二乘支持向量機算法，基于二次規劃方法，訓練逆向辨識模型。

可選的，所述第一前饋補償量計算模塊，包括：

航向角調解量計算單元，用于根據所述辨識航向角和所述實際航向角，計算航向角調節量；

第一前饋補償量計算單元，用于根據所述航向角調節量、所述實際舵角和預設航向角，基于訓練的逆向辨識模型，計算第一前饋補償量。

可選的，所述理論舵角計算模塊，具體用于：

根據所述第一前饋補償量和所述第二前饋補償量，采用理論舵角計算方法，計算修正后的理論舵角。