狭窄弯曲航段自动航迹控制方法研究

针对狭窄弯曲航段人工操船难度较大的问题，研究该环境下的自动航迹控制方法。为优化传统PID控制参数，引入最优控制策略，提出最优PID航向控制方法，可随船速和外界环境的变化实时调整PID参数。为精确控制航速以提高舵效，提出基于二分法的航速控制方法。考虑航向、航速控制二者的耦合关系，提出基于模型预测和反馈补偿的航迹控制方法。以蓝塘海峡出港航道为实验水域，在该水域分别进行了静水和环境干扰下的对比仿真实验。结果表明：静水中最优PID的最大航迹偏差为2 m,传统PID的最大航迹偏差为8 m,最大航速偏差为0.21 kn;风速12 m/s、波幅3 m、流速1.2 m/s环境干扰下，最优PID的最大航迹偏差为23 m,传统PID的最大航迹偏差为48 m,最大航速偏差为0.25kn;航迹控制方法与“先减速再加速”、“挂高取矮”等实践做法相一致。