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研究生: 王仁祥
Wang, Jen-Hsiang
論文名稱: 類神經-模糊避碰系統與適應模糊-H∞操舵器之綜合設計
The Integrated Design of Neural-Fuzzy Collision-Avoidance System and Adaptive Fuzzy-H∞ Autopilot
指導教授: 黃正能
Hwang, Cheng-Neng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 造船及船舶機械工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: 避碰系統H∞操舵器
外文關鍵詞: Collision-Avoidance System, H∞ Autopilot
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  • 船舶因為發生海難而造成人員傷亡與海洋生態的影響,一直為世界各國所重視。由於國際貿易的成長,使得船舶趨於大型化、自動化,而船舶碰撞事件隨著船舶噸位、速度、數量的增加而增加,船舶避碰成為海上運輸中重要課題之一,因此解決船舶避碰問題更為急迫。
    在本文中,吾人在模糊系統中加入類神經網路的學習功能,再利用類神經的學習能力來自我調整適當的歸屬函數,來設計一個類神經-模糊的避碰系統。應用類神經的自我學習模式,調整模糊控制系統中的歸屬函數中心點及寬度,可使避碰系統更迅速的將正確之船艏角傳給自動操舵系統,而達到避碰效果。
    本文設計之自動操舵系統將H∞控制理論與適應性模糊控制器結合;以增進適應性模糊控制器在非線性系統的追蹤性能。然而參數匹配為適應性模糊控制器穩定追蹤的必要條件,但非線性的參數並不明確,因此適應性模糊控制器應用於非線性系統時其參數完全匹配的可能性微乎其微,所以傳統適應性模糊控制器的追蹤性能無法得到保證。因此我們將其與具有強健追蹤性能的H∞控制結合;而使得H∞控制更加智慧型也同時提升了適應性模糊控制器的追蹤性能。

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    目 錄 摘要………………………………………………..................................Ⅰ 致謝………………………………………………..................................Ⅱ 目錄………………………………………………..................................Ⅲ 圖目錄………………………………………………..............................Ⅴ 第一章 緒論………………………………………………................1 1.1 研究動機………………………………………………...........1 1.2 文獻回顧………………………………………………...........2 1.3 本文架構………………………………………………...........3 第二章 類神經-模糊避碰系統之設計……………………..4 2.1 類神經網路……………………………………………….......4 2.2 類神經網路之特性…………………………………………...5 2.3 倒傳遞學習法則……………………………………………...6 2.4 模糊理論概念……………………………………………….10 2.5 模糊控制器架構…………………………………………….11 2.6 模糊控制器運算過程……………………………………….14 2.7 類神經及模糊避碰系統…………………………………….17 2.8 類神經及模糊避碰系統之過程…………………………….24 第三章 控制理論……………………………………………39 3.1 前言………………………………………………………….39 3.2 擴增系統矩陣的討論……………………………………….41 第四章 非線性適應-模糊 控制器設計………………51 4.1 李爾普諾夫穩定…………………………………………….51 4.2 系統描述…………………………………………………….55 4.3 適應性模糊 控制器……………………………………...56 4.4 機械手臂例題……………………………………………….64 4.5 類神經-模糊避碰系統與適應模糊- 自動操舵控制器之結合……………………………………………………….…….74 第五章 水下無人載具自動操舵系統……………………75 5.1 航向控制系統……………………………………………….75 5.2 設計航向控制器…………………………………………….77 5.3 潛水控制系統……………………………………………….79 5.4 設計潛水控制器…………………………………………….79 5.5 結果討論…………………………………………………….79 第六章 結論與未來展望……………………………………..88 參考文獻…………………………………………………………......90

    1. Anthony J., David Lienard, ”Multivariable Sliding Mode Control for Autonomous
    Diving and Steering of Unmanned Underwater Vehicles”, IEEE Journal of Oceanic
    Engineering, Vol. 18, No. 3, pp.327-339, 1993.
    2. Bruce A. Francis, ”Lecture notes in Control and Information Sciences-A Course
    in H∞ Control Theory”, Springer-Verlag, 1987.
    3. B. S. Chen, T. S. Lee, and J. H. Feng, ”A Nonlinear H∞ Control in Robotic
    Systems Under Parameter Perturbation and External Disturbance,” Int. J.
    Control, vol. 59, pp. 439-461, 1994.
    4. E. M. Goodwin, ”A Statistical Study of Ship Domains,” The Journal of
    Navigation, Vol. 28, No. 3, pp. 328-341, 1975.
    5. F. W. Fricker, ”Three Classic Collisions,” The Journal of Navigation, Vol.
    26, No. 3, pp. 299-310, 1973.
    6. Hwang, C.N., ”Formulation of H2 and H∞ Optimal Control Problems - A
    Variational Approach”, Journal of the Chinese Institute of Engineering, vol.
    16, no. 6, pp. 853-866, 1993.
    7. J. Buckley, W. Siler and Douglas Tucker, ”A Fuzzy Expert System,” Fuzzy Sets
    and Systems, Vol. 20, pp. 1-16, 1986.
    8. John C. Doyle, Keith Glover, Pramod P. Khargoner and Bruce A. Francis,
    ”State-Space Solution To Standard H2 and H∞ control Problem”, IEEE Trans.
    Automatic Control, vol. 34, No. 8, pp. 831-847, 1989.
    9. K. J. ASTROM, ”Why use adaptive techniques for steering large tankers? ”,
    INT. J. CONTROL, Vol. 32, No. 4, pp. 689-708, 1980.
    10. L. A. Zageh, ”Fuzzy Sets,” Information Contr., vol. 8, pp. 338-353, 1965.
    11. L. X. Wang, Adaptive Fuzzy Systems and Control: Design and Stability
    Analysis. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1994.
    12. L. X. Wang, and J. M. Michael, ”Fuzzy Basis Function, Universal
    Approximation, and Orthogonal Least Square Learning,” IEEE Trans Neural
    Networks, vol. 3, no. 5, pp. 807-814, 1992.
    13. L. X. Wang, ”Stable Adaptive Fuzzy Control of Nonlinear Systems,” IEEE
    Trans Fuzzy Syst., vol. 1, pp.146-155, 1993.
    14. M. Maeda, Y. Maeda and S. Murakami, ”Fuzzy Drive Control of an Autonomous
    Mobile Robot,” Fuzzy and Systems, Vol. 39, pp. 195-204, 1991.
    15. M. R. Katebi, J. C. Byrne, ”LQG Adaptive Ship Autopilot,” Trans. Inst. MC,
    Vol. 10, No. 4, pp. 187-197, 1988.
    16. P. V. Davis, M. J. Dove and C. V. Stockel, ”A Computer Simulation of Marine
    Traffic Using Domains and Arenas,” The Journal of Navigation, Vol. 33, No.
    2, pp. 215-222, 1980.
    17. S. D. O’Young, B. A. Francis, ”Optimal Performance and Robust
    Stabilization”, Automatica, Vol. 22, No. 2, pp. 171-183, 1986.
    18. Slotine, J. E. and W. Li, Applied nonlinear Control, Prentice-Hall,
    Englewoods Cliffs, N. J (1991) .
    19. S.S. Sastry and A. Isidori, ”Adaptive Control of Linearizable System,” IEEE
    Trans. Automat. Contr., vol. 34, no. 11, pp. 1123-1131, 1989.
    20. Yeh, Fang-Bo, and Ciann-Dong Yang, ”Post modern control theory and design,
    ”Eurasia Book Company, 1992.
    21. Zhao Jingsong, Wang Fengchen and Wu Zhaolin, ”The Development of Ship
    Collision Avoidance Automation,” The Journal of Navigation, Vol. 45, No. 1,
    pp. 107-113, 1992.
    22. Zeng, X. J. and M. G. Singh. ”Approximation Theory of Fuzzy System-SISO
    Case, ” IEEE Trans. Fuzzy Syst., Vol. 2 pp. 162-176, 1994.
    23. 黃正能, 賴耿民, ”水下無人載具之 強健控制”, 國立成功大學造船及船舶機械工程研
    究所碩士論文, 1995。
    24. 葉怡成,”類神經網路模式應用與實作”,儒林圖書有限公司,1995。
    25. 徐自珍,”航空發動機人工神經網路故障診斷法”,國立成功大學航空太空工程學系碩士
    論文,1997。
    26. 黃正能, 陳哲偉, ”類神經-模糊避碰系統與類神經- 操舵器之綜合設計”, 國立成功大
    學造船及船舶機械工程研究所碩士論文, 2002。
    27. 黃正能, 陳冠良, ”狀態空間 -控制器之迴路整型極其在船上之應用”, 國立成功大學
    造船暨船舶機械工程研究所碩士論文, 1997。
    28. 黃正能, 侯天富, ”非線性適應-模糊 控制器之設計與水下遙控載具運動控制之應用”,
    國立成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文, 2000。
    29. 黃正能, 陳盈男, ”多變數適應性模糊 控制器之研究與其在機械臂上之應用”, 國立成
    功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文, 2001。

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    校外:2003-07-25公開
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