近日，航海學(xué)院航海技術(shù)研究所張顯庫(kù)教授團(tuán)隊(duì)在船舶運(yùn)動(dòng)非線性反饋控制方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“nonlinear feedback”, ”nonlinear modification”為關(guān)鍵詞在國(guó)際航海類頂級(jí)期刊Ocean Engineering, Journal of Navigation, Applied Ocean Research上連續(xù)發(fā)表了20余篇系列研究論文，并集結(jié)出版了專著。
如果以錢學(xué)森1958年出版的《工程控制論》作為工程控制發(fā)展成熟的標(biāo)志，60多年來，工程控制都是線性的負(fù)反饋控制，而本成果在非線性反饋或非線性修飾研究上取得進(jìn)展。常規(guī)的閉環(huán)控制中使用線性控制器控制就像直接用性能較差的照相機(jī)照相，而使用非線性控制器進(jìn)行控制就像使用性能較優(yōu)的照相機(jī)照相，當(dāng)然照出來的照片質(zhì)量更好。以前的控制發(fā)展總是不斷提升照相機(jī)的性能，比如由100萬像素提升到200萬像素再提升到1000萬像素，直到現(xiàn)在2000萬像素。照相機(jī)自從1839年發(fā)明以來，不斷地在完善自己，直到現(xiàn)在，其性能的改進(jìn)空間已經(jīng)趨于飽和。非線性反饋控制不是改變照相機(jī)的性能，照相機(jī)還是原來的照相機(jī)，是在照相之前，對(duì)照相的人進(jìn)行化妝，這樣照出的相片質(zhì)量也會(huì)明顯好很多；非線性修飾相當(dāng)于先照相后PS，不管使用哪種技術(shù)，最后的相片質(zhì)量都會(huì)明顯改善。
非線性反饋算法應(yīng)該是控制界的通用算法，但因作者長(zhǎng)期從事船舶運(yùn)動(dòng)控制方面的研究，故該算法一經(jīng)提出首先在船舶運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中應(yīng)用，在船舶航向保持控制、航跡保持控制、船舶減搖、船舶自動(dòng)靠泊等方面取得了成功應(yīng)用。
在使用非線性反饋時(shí)，如果原來控制器是魯棒控制器或PID控制器時(shí)，系統(tǒng)的控制輸出的性能與原來差不多，但控制輸入幅值明顯減小，從而具有節(jié)能降碳的效果，在航海領(lǐng)域，這一優(yōu)越性能與國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略高度契合。
該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、大連市重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和大連海事大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的支持。
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