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《船舶運(yùn)動(dòng)智能pid控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要自動(dòng)舵是船舶操縱控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，是船舶操縱性能好壞的標(biāo)志。它一直是船舶運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)的重要研究課題之一，許多專家學(xué)者一直在致力于該方向的研究工作。傳統(tǒng)的PID自動(dòng)舵缺乏對(duì)船舶動(dòng)態(tài)特性及海況的適應(yīng)能力，并且依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，而模糊控制不苛求被控對(duì)象具有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，有望解決傳統(tǒng)PID控制的弊端。本文的工作就是基于這樣的背景開(kāi)展起來(lái)的。早期的控制方法為Bang．Bang控制、PID控制，而后為自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、魯棒控制、非線性控制，到現(xiàn)在研究的智能控制。這些控制方法都應(yīng)用到船舶航向
2、控制的研究中，并已形成了PID自動(dòng)舵、自適應(yīng)自動(dòng)舵等產(chǎn)品，。但由于船舶運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，船舶的動(dòng)態(tài)特性具有大慣性、大時(shí)滯、非線性等特點(diǎn)，航速及裝載變化產(chǎn)生了模型的參數(shù)攝動(dòng)；航行中海風(fēng)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)產(chǎn)生偏置力和附加動(dòng)力、海流產(chǎn)生船位的漂移、海浪造成船舷向角的附加高頻振動(dòng)和低頻漂移，以及航行條件的變化、環(huán)境參數(shù)的嚴(yán)重干擾和測(cè)量的不精確性等都使船舶動(dòng)態(tài)產(chǎn)生不確定性，而傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制等控制方法無(wú)法有效控制未建模動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，從而影響了自適應(yīng)舵的控制效果。為了解決上述問(wèn)題，需要進(jìn)一步將智能控制技術(shù)引入自動(dòng)舵的技術(shù)中，研究混合型的智能自動(dòng)舵，本文采用了將PID與模糊控制相結(jié)合的方法，以
3、適應(yīng)船舶運(yùn)動(dòng)控制的要求。首先對(duì)船舶操縱控制技術(shù)和智能自適應(yīng)控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及PID控制器參數(shù)整定方法的概況進(jìn)行了綜述。在分析了船舶操縱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，建立了船舶航向控制的線性和非線性數(shù)學(xué)模型以及風(fēng)、浪、流的干擾模型。簡(jiǎn)單介紹了船舶航向控制的基本原理，同時(shí)研究傳統(tǒng)的PID自動(dòng)舵的數(shù)學(xué)模型及設(shè)計(jì)過(guò)程。在分析了傳統(tǒng)自動(dòng)舵控制缺陷的基礎(chǔ)上，為使船舶能在不同狀態(tài)和環(huán)境下按所希望的要求改變船舶航向，提出了一種基于模糊控制的自適應(yīng)算法。首先討論了模糊控制的基本思想和基本理論，在此基礎(chǔ)上分析了船舶航向控制這種特殊的被控對(duì)象的特性，從而提出了船舶航向的模糊控制技術(shù)，設(shè)計(jì)
4、了船舶航向模糊控制系統(tǒng)，這也是進(jìn)一步設(shè)計(jì)其它高性哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文能模糊控制器的基礎(chǔ)。這種控制器易于設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方便，較傳統(tǒng)PID控制有更快的響應(yīng)速度和更小的超調(diào)，但其存在靜態(tài)誤差；為了進(jìn)一步提高模糊控制器的控制特性，在此基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)了模糊PID控制器。利用模糊集合理論在線自調(diào)整PID參數(shù)，結(jié)合模糊控制和PID控制各自的優(yōu)點(diǎn)，從而提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力和實(shí)現(xiàn)了無(wú)差控制。本文最后給出了控制器的仿真曲線，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制器達(dá)到了預(yù)期的控制效果。關(guān)鍵詞：船舶航向控制；模糊控制；自適應(yīng)控制：PID控制哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractTheauto
5、pilotshaveplayedaveryimportantroleinshipmaneuveringsystems，whichisthesymbolofthepropertyofshipsteering．Ithasbeenoneofthemostimportantresearchtopicsofship’Smaneuveringsystem，SOalotofexpertsandscholarshaveworkedhardonit．ButtheconventionalPIDautopilotsystemsarelackofadaptingtotheshipdyna
6、micpropertyandthechangesofseaenvironment，andmeyneedtobuildupthemathematicalmodelofship．Onthecontrary，fuzzycontroldon’tdependonthemathematicalmodelofcontrolledobjectsandhavetheabilitytoadapttothechangesofsystemparameters，SOithasthepotentialtoovercomethedrawbacksofconventionalcontrolsch
7、emes．Thepaperisdevelopedundersuchengineeringbackground．ControlmethodfortheearlyBang—Bangcontrol，PIDcontrol，andthenfortheadaptivecontrol，optimalcontrol，robustcontrol，nonlinearcontrol，uptonowthestudyofintelligentcontr01．Thesecontrolmethodsareappliedtotheshipcoursecontrolstudy，andhasform
8、edaPI
