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基于改进人工势场法的欠驱动无人船编队协同避碰避障

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控制与决策 2024年

作者：李伟张永超宁君马昊冉刘陆彭周华大连海事大学航海学院大连海事大学船舶电气工程学院

本文提出了一种基于改进人工势场法且带有输入量化的欠驱动无人船编队协同避碰避障策略.借鉴导弹制导与控制机理,分层设计无人船运动学制导律与动力学控制律.首先,基于辅助变量法在无人船运动学子系统中设计分布式制导律,并引入改进人... 详细信息

本文提出了一种基于改进人工势场法且带有输入量化的欠驱动无人船编队协同避碰避障策略.借鉴导弹制导与控制机理,分层设计无人船运动学制导律与动力学控制律.首先,基于辅助变量法在无人船运动学子系统中设计分布式制导律,并引入改进人工势场法的斥力函数.通过重构制导律实现了运动学层面的协同避碰避障以及欠驱动无人船期望轨迹的跟踪.其次,通过使用径向基神经网络,对无人船动力学子系统中的外界干扰和系统未建模动态进行逼近.采用均匀量化器对输入变量进行量化,并对量化过程进行线性描述,使得底层量化控制器无需预测关于量化参数的具体信息.在稳定性分析中,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计USV编队跟踪控制系统的稳定性.最后,采用Matlab对理论策略进行仿真实验,仿真结果验证了本文所提策略的有效性.

关键词：欠驱动无人船人工势场法分布式编队输入量化 RBF神经网络避障

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带有状态/输入量化的无人艇航向跟踪控制

中国舰船研究 2024年第1期19卷 111-118页

作者：李伟王雨宁君李志慧大连海事大学航海学院辽宁大连116026 吉林师范大学信息技术学院吉林四平136000

[目的]针对水面无人艇(USV)的海上通信受限的问题,提出一种带有状态/输入量化的USV航向跟踪控制方法。[方法]基于反步法设计系统控制律,结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰,利用扩... 详细信息

[目的]针对水面无人艇(USV)的海上通信受限的问题,提出一种带有状态/输入量化的USV航向跟踪控制方法。[方法]基于反步法设计系统控制律,结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰,利用扩张状态观测器(ESO)进行估计。采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化,且量化后的状态反馈信息仅用于跟踪控制。利用量化状态递归设计基于ESO的USV航向控制器,证明闭环控制系统中量化变量和非量化变量间误差的有界性。[结果]基于李雅普诺夫稳定性理论,提出了量化误差考量及闭环系统稳定性判定方法,严格证明了所设计的带有状态量化和输入量化的USV航向跟踪控制系统的稳定性,仿真实验验证了该控制策略的有效性。[结论]结果表明,所提方法可为USV航向跟踪控制提供借鉴。

关键词：无人艇状态量化和输入量化量化反馈控制扩张状态观测器量化误差

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基于DBO优化的Deep-BiTCN下AUV6自由度运动辨识建模

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大连海事大学学报 2024年

作者：李辰宇梅斌张杰刘宸大连海事大学航海学院

针对AUV的6自由度运动非线性和强耦合性，本文提出一种基于蜣螂优化（DBO）的深度双向时域卷积神经网络的非线性系统辨识建模方法。首先，采用双向时域卷积网络（BiTCN）、双向门控循环开关（BiGRU）、注意力机制构建深度双向时域卷积... 详细信息

针对AUV的6自由度运动非线性和强耦合性，本文提出一种基于蜣螂优化（DBO）的深度双向时域卷积神经网络的非线性系统辨识建模方法。首先，采用双向时域卷积网络（BiTCN）、双向门控循环开关（BiGRU）、注意力机制构建深度双向时域卷积神经网络（Deep-BiTCN），建立AUV6自由度非线性黑箱模型。其次，为提高Deep-BiTCN模型预测的精度，采用DBO算法对模型超参优化。最后，与支持向量机（SVM）和随机森林（RF）模型比较，验证本文运动建模方法的可行性和有效性。实验结果表明，DBO使得Deep-BiTCN算法模型均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（SMAPE）降低58.94%、49.22%，决定系数(R2)提高0.73%；本文提出的运动辨识模型精度高、收敛性强，避免运动非线性导致的预报误差大、强耦合运动系统易发散的问题，能为AUV运动提供一种有效的建模与预报方法。

关键词：时域卷积网络蜣螂优化注意力机制自主水下航行器船模实验

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带有输入/状态量化的无人船舶航迹跟踪控制

控制工程 2024年

作者：宁君王雨李伟张军大连海事大学航海学院中国船舶集团有限公司系统工程研究院

针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题，设计了一种带有输入量化和状态量化的量化反馈跟踪控制方法。首先，采用均匀量化器对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化处理，利用扩张状态观测器(Extended State Observer... 详细信息

针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题，设计了一种带有输入量化和状态量化的量化反馈跟踪控制方法。首先，采用均匀量化器对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化处理，利用扩张状态观测器(Extended State Observer，ESO)估计量化后的状态反馈信息以及系统中的不确定项，其次，将反步法与动态面控制技术相结合，利用ESO的状态观测结果设计系统控制律。基于Lyapunov稳定性理论证明了扩张状态观测器的观测误差，以及闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性，并最终证明了所设计的基于扩张状态观测器的带有状态量化和输入量化的无人船舶航迹跟踪控制系统的稳定性。最后，通过仿真实验验证了所提方案的有效性。

关键词：无人船舶船舶航迹跟踪控制扩张状态观测器输入量化状态量化

基于OBE的《航海学》课程思政教学探索与实践

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中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2024年第2期 0170-0173页

作者：李连博吕雯钰王方杰钟递鑫大连海事大学辽宁大连116026

本文基于成果导向教育理念,针对《航海学》课程进行思政教学探索与实践。从思政教学的重要性入手,结合思政映射与融入点分析、提出思政教学的实现途径。在思政课程设计中注重学生的综合素质培养,完善课程教学的考核与评价,旨在满足我国... 详细信息

本文基于成果导向教育理念,针对《航海学》课程进行思政教学探索与实践。从思政教学的重要性入手,结合思政映射与融入点分析、提出思政教学的实现途径。在思政课程设计中注重学生的综合素质培养,完善课程教学的考核与评价,旨在满足我国航运发展新阶段对具有国际视野和竞争力的专业人才的需求,也为我国交通运输行业输送具有坚定理想信念的高层次航海人才。

关键词：《航海专业学》成果导向教育课程思政教学实践

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基于事件触发的船舶编队有限时间控制

船舶工程 2023年第6期45卷 130-139页

作者：宁君王二月李铁山陈汉民陈俊龙大连海事大学航海学院辽宁大连116026 电子科技大学自动化工程学院成都611731 华南理工大学计算机科学与工程学院广州510000

为改善船舶编队的时效性,针对船舶编队在海上作业时存在频繁的不必要的通信消耗问题,提出一种基于事件触发机制的有限时间控制策略。设计一个编队扩张状态观测器观测船舶动态信息并补偿船舶模型中的不确定性及外界干扰;针对自身的船舶... 详细信息

为改善船舶编队的时效性,针对船舶编队在海上作业时存在频繁的不必要的通信消耗问题,提出一种基于事件触发机制的有限时间控制策略。设计一个编队扩张状态观测器观测船舶动态信息并补偿船舶模型中的不确定性及外界干扰;针对自身的船舶编队系统定义一个由广义误差变量组成的固定阈值触发函数,将事件触发函数与非线性终端滑模控制器相结合,大大降低了编队控制律的更新频率;利用Lyapunov有限时间理论验证整个编队系统的有限时间稳定性,并证明控制器不存在Zeno行为。仿真结果显示,设计的编队控制器能在5 s左右达到预期队形。与连续时间编队控制器相比,设计的编队控制器在保证编队队形的基础上大大降低了触发次数,从而节约了编队系统的通信资源。

关键词：船舶编队事件触发机制有限时间控制扩张状态观测器固定阈值

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基于语料库的可视化语言网络技术在东北方言研究中的应用

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中文科技期刊数据库（全文版）社会科学 2023年第7期 115-117页

作者：吕雯钰李连博大连海事大学辽宁大连116026

方言的研究主要依赖于语言学家和方言学家的实地调查和研究,但基于语料库的可视化语言网络技术在东北方言研究中可以提供一种直观的工具和方法,也可以作为一种补充手段,帮助收集、整理和分析方言相关的数据,从而帮助研究人员理解和分析... 详细信息

方言的研究主要依赖于语言学家和方言学家的实地调查和研究,但基于语料库的可视化语言网络技术在东北方言研究中可以提供一种直观的工具和方法,也可以作为一种补充手段,帮助收集、整理和分析方言相关的数据,从而帮助研究人员理解和分析东北方言的特点和变体。本文探讨了将可视化语言网络技术运用在东北方言研究中的可能性与应用范围,并以词汇搭配网络为例,阐述了以点为基础、以线为连接的语言网络构建的基本方法。

关键词：东北方言语料库可视化语言网络技术词汇搭配语言网络构建