王欣，刘正江，李铁山，蔡垚

(大连海事大学航海学院，辽宁大连116026)



船舶航向离散非线性系统自适应神经网络控制

王欣，刘正江，李铁山，蔡垚

(大连海事大学航海学院，辽宁大连116026)

摘要:针对考虑舵机特性的船舶航向离散非线性控制系统，提出了一种基于神经网络的自适应控制设计方法。为了消除离散系统后推设计中存在“因果矛盾”的问题，原船舶航向离散系统通过变换得到等价的能够预测变量的前向预测系统。通过使用单一神经网络逼近系统的所有未知部分，该控制设计方法可以有效地减轻控制系统存在的“计算量膨胀”问题，并具有控制器结构简单，控制参数少，易于工程实现等优点。同时，稳定性分析证明闭环系统的所有信号一致最终有界，并能使得航向跟踪误差任意小。最后，运用“育鲲”轮进行仿真研究以证明所提方法的有效性。

关键词:船舶航向控制;离散非线性系统;径向基神经网络;单一神经网络控制;自适应控制;后推控制

由于船舶运动具有大惯性、时滞、非线性等特点，因此船舶航向控制是一个复杂的非线性不确定性系统的控制问题。伴随着控制理论的日趋发展，近年来，各种控制技术不断的应用于船舶航向控制领域［1－7］。同时，由于船舶舵机无法实现阶跃操舵，故还应考虑舵机伺服系统特性［8］。

但现阶段上述控制技术都只限于连续时间系统，而离散系统可以比连续系统更为真实描述控制系统的实际问题。但由于存在因果关系冲突等问题，许多先进的控制技术不能直接应用了离散控制系统，至今鲜有文献针对航向离散非线性控制系统开展研究［9－10］。……