基于免疫算法和参考模型的船舶航向自动舵设计  

Design of autopilot for ship steering based on immunological algorithm and reference model

作　　者：胡江强[1] 郭晨[2] 尹建川[1] 

机构地区：[1]大连海事大学航海学院 [2]大连海事大学自动化与电气工程学院,辽宁大连116026

出　　处：《大连海事大学学报》2007年第4期32-36,共5页Journal of Dalian Maritime University

基　　金：国家自然科学基金资助项目(60774046);教育部高等学校博士学科点专项基金资助项目(20040151007);交通部应用基础研究资助项目(200432922504)

摘　　要：为解决常规比例-积分-微分(PID)控制超调问题,将参考模型应用于船舶航向自动舵,提出一种模型参考跟踪的船舶航向PID控制算法,使船舶航向跟踪参考模型输出.针对自动舵参数整定问题,提出一种动态免疫克隆选择优化算法,在进化过程中动态改变种群规模、克隆规模和变异参数,从而加快全局搜索速度和提高局部搜索精度,保证控制器性能可靠;也可根据不同的性能指标要求,整定相应的控制参数.实船仿真试验表明,系统超调得到有效抑制,控制参数能根据需要自动调节,控制效果令人满意.A proportional-integral-derivative （PID） control algorithm with a model reference for ship＇s course was developed to solve the problem of big overshoot in conventional PID control. The controller made ship track the desired output of a reference model. A dynamic immunological clonal optimization algorithm was developed for tuning the control parameters. This optimization algorithm changed dynamically the antibody population, clone size and mutation parameters to speed up the global search and improve the local convergence precision. Moreover, the algorithm could achieve desired control parameters under relative requirement for function indexes. The simulations on a cargo ship verify that the controller can restrain effectively the overshoot, remove the steady-state error from disturbance and that the parameters are easy to be adjusted.

关 键 词：船舶航向 参考模型 免疫算法 进化算法 参数整定 

分 类 号：U666.153[交通运输工程—船舶及航道工程] TP18[交通运输工程—船舶与海洋工程]