基于模型预测控制的智能船舶航迹控制方法研究与仿真开题报告

全文总字数：9892字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究的目的及意义

近些年来，随着经济全球化的加深，货物贸易越来越频繁，水路运输由于具有运价低，运量大，绿色环保等优势，在世界货物运输中占有越来越重要的地位。被业界普遍认为是未来发展大方向的智能船舶也越来越受到各方的关注和重视。智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，可使船舶更加安全、更加环保、更加经济和更加可靠。智能船舶可分为六个模块，分别为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台[1]。

智能航行作为智能船舶的一个子模块，在提高船舶安全性和实现船舶无人化方面具有重要意义。ccs给智能航行的定义为利用计算机技术、控制技术等对感知和获得的信息进行分析和处理，对船舶航路和航速进行设计和优化；可行时，借助岸基支持中心，使船舶能在开阔水域、狭窄水道、复杂环境条件下自动避碰，实现自主航行。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容

（1）建立欠驱动船舶运动模型以及环境干扰模型；

（2）设计能有效处理时变环境干扰的欠驱动船舶路径跟踪引导子系统；

3. 研究计划与安排

第1周：根据论文题目收集相关资料，包括智能船舶运动学和动力学数学模型、船舶航行过程中环境载荷计算方法、模型预测控制、智能船舶航迹控制策略与方法等相关论文资料及出版物。

第2-3周：阅读学习相关资料，形成研究思路和技术路线，完成开题报告的撰写。

第4周：了解船舶的操纵响应模型和水动力模型，选取合适的数学模型作为本文的研究模型；了解船舶航行过程中的环境载荷模型；学习模型预测控制理论知识；熟悉matlab仿真平台并进行基础仿真；完成相关部分论文的撰写。

第5周： 学习模型预测控制算法并进行基础仿真；完成船舶数学模型部分程序的编写。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 中国船级社 . 智能船舶规范［s］. 2020.

2. 陈俊. 欠驱动船舶的航迹跟踪控制研究[d]．武汉：武汉理工大学，2018．

3. 王舜. 无人艇直线路径跟踪控制的研究与实现[d]．大连：大连海事大学，2017．

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