BP神经网络和PID船舶自动舵控制方法
张静文,张庆松
(重庆科创职业学院,重庆 402160)
摘 要: 船舶自动舵控制十分复杂,再加其它因素的干扰,使得单一神经网络或者PID控制无法对船舶自动
舵进行高精度控制,而且船舶自动舵控制速度慢,为了改善船舶自动舵控制效果,利用BP神经网络和PID控制的
优点,设计了BP神经网络和PID相融合的船舶自动舵控制方法。首先分析船舶自动舵控制原理,然后初始化
PID参数的范围,并采用BP神经网络获取PID控制器的3个参数最优值,从而实现船舶自动舵控制,最后在Mat-
lab平台实现了的船舶自动舵控制仿真模拟实验。结果表明,本文方法可以对船舶自动舵变化趋势进行很好的跟踪
和控制,获得了高精度的船舶自动舵控制结果,而且船舶自动舵控制速度快,能够适合船舶自动舵的实时性变化特
性,具有较强的抗干扰能力,具有一定的推广价值。
关键词:船舶自动舵;PID控制器;实时性变化;抗干扰能力;BP神经网络
中图分类号:TP391 文献标识码:A
文章编号: 1672 – 7649(2019)8A – 0124 – 03 doi:10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.8A.042
Control method of ship autopilot based on BP neural network and PID
ZHANG Jing-wen, ZHANG Qing-song
(Chongqing Creation Vocational College, Chongqing 402160, China)
Abstract: The control of ship automatic rudder is very complicated, and the disturbance of other factors makes it im-
possible for single neural network or PID control to control ship automatic rudder with high precision, and the control speed
of ship automatic rudder is slow. In order to improve the control effect of ship automatic rudder, the ship automatic rudder
control Method is proposed based on BP neural network and PID control which uses the advantages of BP neural network
and PID control.. Firstly, the principle of ship automatic rudder control is analyzed, then the range of PID parameters is ini-
tialized, and the BP neural network is used to obtain the optimal values of three parameters of the PID controller, so as to
realize the speed of ship automatic rudder control. Finally, the simulation experiment of ship automatic rudder control is real-
ized on Matlab platform. The results show that this method can track and control the changing trend of ship's automatic rud-
der very well, and obtain high-precision control results of ship's automatic rudder. Moreover, the speed of ship's automatic
rudder control is fast, and it can adapt to the real-time change characteristics of ship's automatic rudder. It has strong anti-in-
terference ability and has certain popularization value.
Key words: ship autopilot;PID controller;real-time change;anti-interference ability;BP neural network
0 引 言
船舶自动舵是船舶航行的主要控制设备,在船舶
自动舵的工作过程中,由于多种因素综合影响,使得
船舶自动舵是一个复杂非线性系统,具有强烈的时变
特性,使得其精确控制面临巨大的挑战
[1]
。
PID控制的可操作性强、易掌握,易被推广,因
此其在船舶自动舵控制中得到广泛应用
[2]
。PID控制主
要通过比例、积分、微分参数对船舶自动舵的工作状
态进行控制,基本PID控制假设船舶自动舵工作状态
受外界环境影响小,工作状态稳定,变化幅度小,在
实际工作过程中,船舶自动舵工作状态受到一系列因
素干扰,使得基于PID的船舶自动舵控制精度不稳
定,有时控制误差大,使其达到稳定工作状态耗时相
当长
[3]
。为了提高船舶自动舵控制精度,有学者引入
一些算法对PID控制器的比例、积分、微分参数进行
第41 卷 第 8A 期 舰 船 科 学 技 术
Vol. 41, No. 8A
2019 年 8 月 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Aug. , 2019
收稿日期: 2019 – 06 – 11
作者简介: 张静文(1980 – ),女,硕士,讲师,主要研究方向为神经网络及概率统计。
评论0