1、本文為了處理船舶航向保持網(wǎng)絡(luò)控制中網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的不良影響，分別提出兩種處理網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和一種處理數(shù)據(jù)包丟失的方法，不但通過(guò)Matlab進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，而且通過(guò)最后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的基于海事衛(wèi)星通信的船舶航向保持控制仿真測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行了試驗(yàn)仿真驗(yàn)證。論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.提出了一種適用于船舶航向保持網(wǎng)絡(luò)控制的魯棒自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法。該算法縱向傳遞子系統(tǒng)中非線(xiàn)性不確定和時(shí)延，并以單個(gè)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

2、最終補(bǔ)償鎮(zhèn)定，具有形式簡(jiǎn)捷、參數(shù)易整定、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　2.借助輔助模型辨識(shí)思想，提出了一種適用于船舶航向保持網(wǎng)絡(luò)控制的簡(jiǎn)捷魯棒控制方法。該方法以特征模型輔助估計(jì)和Padé逼近技術(shù)處理網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延問(wèn)題，具有模型構(gòu)建簡(jiǎn)潔、魯棒性強(qiáng)、易于工程應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
　　3.使用Visual Basic設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于海事衛(wèi)星通信的船舶航向保持控制仿真測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)可利用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，為本文所研究算法

3、增加了一種便捷且實(shí)用的測(cè)試平臺(tái)，一定程度上解決了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)現(xiàn)有研究中常規(guī)數(shù)字模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境仿真的局限性。
　　船舶航行安全一直是世界各國(guó)非常關(guān)注的問(wèn)題。在海盜威脅較為嚴(yán)峻的形勢(shì)下，如何避免船舶被劫持和被劫持后的應(yīng)急處理已經(jīng)是當(dāng)前航運(yùn)界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。海盜劫持船舶不僅影響海上運(yùn)營(yíng)，而且嚴(yán)重威脅船員人身安全。另外，隨著水面無(wú)人船(Unmanned Surface Vehicle，USV)研究的不斷深入，未來(lái)船舶將在船上沒(méi)有一個(gè)人員

4、的情況下通過(guò)遠(yuǎn)程操控穿越大洋運(yùn)載貨物到達(dá)目的地。一旦船舶上沒(méi)有人員，意味著可以運(yùn)載更多貨物，產(chǎn)生更大利潤(rùn)，而且因人為失誤造成的意外將大大減少，同時(shí)，海盜面對(duì)無(wú)人船也將束手無(wú)策。隨著現(xiàn)代船岸一體化船舶監(jiān)控系統(tǒng)新功能的不斷升級(jí)，在逐漸提升運(yùn)營(yíng)效益的同時(shí)，也將更有效地保障航運(yùn)生產(chǎn)安全。一旦船舶遭遇劫持等緊急情況，通過(guò)船岸一體化船舶監(jiān)控系統(tǒng)，岸站中心可以實(shí)時(shí)接收船舶各項(xiàng)數(shù)據(jù)，根據(jù)船舶狀態(tài)，實(shí)行遠(yuǎn)程操控。船舶運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，

5、不可避免地面臨網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NetworkedControl System，NCS)固有的時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失等問(wèn)題。
　　本文為了研究船舶航向保持網(wǎng)絡(luò)控制，處理NCS中時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的不良影響，首先對(duì)Intemet及海事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和丟包性能進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試和分析，結(jié)合其特性提出了一種新的魯棒自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，補(bǔ)償不確定時(shí)延對(duì)一般嚴(yán)格反饋系統(tǒng)帶來(lái)的影響。這種新的方案主要利用Lyapunov-Krasovskii函數(shù)

6、對(duì)不確定時(shí)延進(jìn)行補(bǔ)償，使用Backstepping方法將每個(gè)步驟中的非線(xiàn)性項(xiàng)縱向傳遞到第n個(gè)子系統(tǒng)，然后引入徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RadialBasis Function Neural Networks，RBFNNs)進(jìn)行補(bǔ)償鎮(zhèn)定，最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。該方案具有形式簡(jiǎn)捷、易于工程應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
　　為了同時(shí)處理NCS中時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失對(duì)系統(tǒng)造成的不良影響，引入輔助模型估計(jì)(Auxiliary Model Estimation，AME)

7、方法，以特征模型作為輔助模型，用其輸出代替被控對(duì)象在丟包情況下的估計(jì)值，并將Padé近似技術(shù)與閉環(huán)增益成形算法(Closed-loop gain shaping algorithm，CGSA)相結(jié)合設(shè)計(jì)考慮時(shí)延的船舶航向保持簡(jiǎn)捷魯棒控制器，最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。該方法具有設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單、工程實(shí)現(xiàn)容易、模型構(gòu)建簡(jiǎn)潔、控制效果良好等優(yōu)點(diǎn)。
　　為了更方便地開(kāi)展本文所研究算法的模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)，從仿真平臺(tái)的實(shí)用性和易用性出發(fā)，利用Visual

8、Basic(VB)用戶(hù)圖形界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和面向?qū)ο蟮忍攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于海事衛(wèi)星通信的船舶航向保持控制仿真測(cè)試平臺(tái)，彌補(bǔ)了單一數(shù)字仿真的局限性。結(jié)合本文所提出的針對(duì)NCS中時(shí)延的處理方法，在對(duì)海事衛(wèi)星通信及Internet通信進(jìn)行測(cè)試比較的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證了船舶航向保持運(yùn)動(dòng)通過(guò)海事衛(wèi)星通信進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的可行性和平臺(tái)的實(shí)用性。
　　本文從提高遠(yuǎn)洋船舶遭遇劫持等緊急情況應(yīng)急處理能力角度出發(fā)，提出岸站中心通過(guò)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的遠(yuǎn)程操控