操作就能使船舶沿着预期航线自动航行。在控制理论的基础上，尽管国内相关专家提出了一些能解决问题方案，但是因为船舶航行控制的数学模型的非线性、自动操舵执行时存在的迟滞问题及航行环境干扰的不确定性，所以对应于模型的控制方案难以有效执行。国内外有关专家表示，智能控制方案对此类问题更为适用，因此将智能控制理论运用于我国船舶自动舵的设计来改善自动舵的性能，成为当下一个迫切的任务。

1。2  船舶航迹跟踪控制技术的发展及现状

1。3  国内外对自动舵系统的研究现状

1。4  论文的主要研究内容

在船舶航迹跟踪控制系统中，自动舵是一个关键环节，前人也对词领域做了深入的研究。本论文的主要内容安排如下：

第一章为绪论，介绍了船舶自动舵发展的大致历程，自动舵研究的背景和意义以及国内外研究的现状和存在的问题。

第二章是对实现航迹控制的方案的分析，包括间接式航迹控制和直接式航迹控制。随后通过研究航迹预期规划、航海计算算法来分析航迹偏差的形成以及消除。

第三章建立了船舶运动的数学模型，完成了海流、海风、海浪等外界干扰数学建模的建立。论文网

第四章基于直接式航迹控制系统数学模型，借助增量式PID算法和船舶野本模型，对PID 航向自动舵进行了数学建模与仿真，仿真结果显示系统的动态准确性良好，对于大惯性船舶系统，PID控制器的效果较好，基本符合预期的要求。

第二章 船舶航迹跟踪控制方案的分析

2。1 航迹跟踪的实现方案

本章节将结合船舶航迹控制的基本理论，并根据各种条件下的航行控制要求提出对应的航迹控制方案，分别是间接式和直接式控制方案[4]。

2。1。1  间接式控制方案

    间接式控制方案的基本思想为：将船舶的航迹控制简化为连续的航向改变以及保持的问题，也叫作分离式控制方案。该方案有三个环环相扣的闭环系统：即航向控制环、航迹控制环、舵角控制环三个环节组成。航迹控制环将预期规划的航线与综合导航系统或GPS确定的位置作比较，由此确定该时刻的航迹偏差，通过借助航迹算法获得用来消除航迹偏差的指令，并发送给航向控制环，由航向控制环来执行；航向控制环的作用是比较制导环给出的航向指令与综合导航系统所收集的航向信息，给舵角环一个用来消除偏差的指令；再由舵角控制环驱动舵机从而使得实际舵角发生改变，且与指令舵角一致。间接式控制方案分为航迹控制和航向控制两个环节，通过分析航迹偏差从而给定航向指令，航向控制环通过指令来改变航向，从而实现航迹的控制。

从控制效果上来看间接式控制方案是让舵角根据指令顺序地控制航迹和航向误差，直到两者几乎为零。间接式控制方案的优点是：使得航向和航迹控制模块相对的分离，模式间的转换因此变得容易，而且使得操舵仪成熟的技术得到最大程度的利用，有利于软硬件开发过程中的模块运用。该方案大致接近时下的航海实践，易于掌握及运用，缺点是控制精度相对较低。

2。1。2 直接式控制方案文献综述

直接式控制方案的原理是：根据舵角与偏航角速度以及航迹偏差等间的比较直接给舵角一个消除航迹偏差的指令。航迹控制要求舵角δ消除航迹误差η，以及航向误差Δψ= ψr – ψ，并克服外界干扰使得船舶的航迹保持在预期的航线上。直接航迹控制方案的组成为：航迹、航向控制环以及舵角控制环，航迹、航向控制环相互独立，通过并联使用（可以切换选择），舵角控制环供它们使用。