申请/专利权人：武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所)

申请日：2023-11-29

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN117666477A

主分类号：G05B19/414

分类号：G05B19/414

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.26#实质审查的生效;2024.03.08#公开

摘要：本发明公开了一种基于遗传算法的双体船垂向运动控制方法，设计基于遗传算法的控制系统，经过适应度函数迭代求取稳定鳍鳍角的控制信号，引入海浪干扰，对控制系统进行仿真；本发明方法引入遗传算法来对控制参数寻优，一方面可以降低船舶航行过程中受海浪扰动引起的纵摇和垂荡运动，减少船体出现“埋艏”现象的次数，提高船舶航行过程中的稳定性，另一方面可以通过遗传算法的寻优特性，提高控制系统的控制效果。

主权项：1.一种基于遗传算法的双体船垂向运动控制方法，基于采用稳定鳍作为减摇装置的双体船减摇控制系统，其特征在于：包括如下步骤S1，分析船体受力，船体受到的合外力和合力矩为：∑Fe＝FH+FS+FD+FC，∑Ge＝GH+GS+GD+GC，式中FH和GH分别表示与速度和加速度相关的阻尼项和附加惯性质量项，FS和GS分别表示与位置相关的恢复力和力矩，FD和GD分别表示船体受到的环境扰动，FC和GC分别表示控制系统输出的力和力矩；S2，构建带稳定鳍的双体船数学模型，设计基于遗传算法的双体船垂向运动控制系统：设计线性二次型最优控制器，构建公式：控制量矩阵Q＝diagq11,q22,q33,q44状态量矩阵R＝diagr11,r22式中q11，q22，q33，q44对应垂荡位移、垂荡速度、纵摇角、纵摇角速度四个状态量的加权系数，r11，r22对应控制量的加权系数；将状态量加权矩阵Q和控制量加权矩阵R代入黎卡提方程求解出控制矩阵K＝R-1BTP；通过控制矩阵K与状态量矩阵R相乘得到稳定鳍鳍角信号，形成闭环控制回路输入控制系统；S3，以垂荡位移、垂荡速度、纵摇角、纵摇角速度的有义值为期望值设计线性二次型最优控制器的适应度函数： 式中κ为参数向量；S为参数向量允许的取值范围；N为种群代的最大数值；di,i＝1,2,3,4为双体船输出的垂荡速度、纵摇角速度、垂荡位移以及纵摇角四个变量的控制效果的控制系数；S4，将垂荡位移、垂荡速度、纵摇角、纵摇角速度与期望值对比，对初始种群执行遗传算法，对线性二次型最优控制器的状态量和控制量的加权矩阵中的参数进行迭代寻优；设置垂荡位移、垂荡速度、纵摇角、纵摇角速度的期望值为迭代终止条件，根据迭代寻优过程中获取的控制矩阵K生成鳍角信号a＝[a1a2]T；当种群中的适应度函数值的有义值和最优值一致的时候，代表此时种群中只剩下一组最接近迭代终止条件的参数，将该组参数代入到状态量加权矩阵Q和控制量加权矩阵R中，求解出此时的控制矩阵K，生成此时稳定鳍的鳍角控制信号a＝[a1a2]T＝-Kξ，ξ为此时控制系统内的四个状态量。

全文数据：

权利要求：

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