郭亦平 林莉 孙灵远 潘攀

（天津航海仪器研究所九江分部，九江，332007）

航向自动控制一直是船舶操纵的主要模式之一，航向自动控制算法是保证自动舵实现航向保持和航向改变的核心。航向控制算法也是国内外船舶操纵自动化研究人员长期关注并持续研究的重要算法。Kallstrom和 Astrom 利用间接自校正控制理论开发的自适应航向控制算法[1]。Hung D Nguyen研究开发了自校正极点配置航向控制算法和最小方差自校正控制算法，完成了海试验证，但结果表明其设计的自校正控制算法有时会失去航向控制稳定性[2]。Fossen等先后研究了PID控制、最优控制、滑模变结构控制等航向控制算法[3]。Van Amerongen开发了直接模型参考自适应航向控制算法[4]。国内外船舶自动舵厂商先后开发了PID控制自动舵、自适应控制自动舵、最优控制自动舵和模糊控制自动舵等，但无论何种自动舵，均需要在海试中对控制器参数进行调整，以适应船舶的操纵特性和航行指标要求。

本文以航向运动自回归滑动平均模型（Autoregressive moving average model，ARMA）为基础，开展了模型参数辨识和最小方差自适应航向控制算法的研究，提出了船舶航向的最小方差间接自校正控制算法，期望获得一种不依赖船舶水动力数学模型，尽可能地减少船舶海试的控制器参数调试工作量。

1 船舶航向运动模型辨识

船舶航向偏差和舵角可用下述ARMA模型描述：

式中，

ξ(k)和η(k)分别是均值为 0、方差为和的不相关随机噪声，Δψ(k)和δ(k)分别为k时刻的航向偏差和实际舵角。

由K-T方程……