基于改进DDPG算法的船舶航迹跟随控制系统*

余凡 蒋晓明 张浩 曹立超 周勇 刘晓光　

基于改进DDPG算法的船舶航迹跟随控制系统*

余凡 蒋晓明 张浩 曹立超 周勇 刘晓光

（广东省科学院智能制造研究所，广东 广州 510070）

鉴于船舶在航行时受到风、浪和流等不确定因素干扰，传统的船舶航迹控制方法难以在不确定环境且控制系统处于多输入、多输出的条件下精确建模，导致船舶容易偏离预设航迹，影响船舶行驶的安全性。为降低船舶偏航，实现船舶航迹的精准控制，将深度确定性策略梯度（DDPG）算法引入到控制系统。首先，分析船舶的运动学，详细介绍DDPG算法的基本原理并对算法进行改进；然后，在Matlab/Simulink中搭建船舶航迹跟随控制系统并进行仿真实验。实验结果表明，该系统稳定性好，能对外部干扰迅速做出响应，对船舶航迹控制具有一定的参考价值。

DDPG算法；航迹跟随；船舶控制系统

0　引言

在经济全球化的影响下，船舶行业的贸易占据了重要地位。随着船舶运动控制技术的不断完善，船舶行业朝着大型化、专业化、数字化和货物种类多样化方向发展。船舶相关技术的研究得到广泛关注，其中研究重点之一就是船舶运动控制自动化水平的提高[1]。船舶运动控制分为手动控制和自动控制[2-4]，手动控制对操作者的经验要求较高，不利于船舶在环境多变的海洋上航行，目前已形成自动控制代替手动控制的趋势。自动控制实现了航向和航迹保持[5]、航速控制[6-7]等功能，在提高船舶运动控制智能化[8-9]的同时，可以减少偏航次数、航向偏差；……