船舶航向模糊自適應云模型控制.pdf

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1、船舶航向模糊自適應云模型控制邢道奇龔銘(海軍-I-程大學勤務學院天津3004501[摘要]為了解決船舶航向云模型控制器驅動參數的自適應問題，將模糊自整定方法引入到云模型控制器設計中，設計了模糊自適應云模型控制器，并進行了仿真對比試驗。結果表明，該控制器可以使船舶航向控制在動態(tài)和穩(wěn)態(tài)上都具有較好的精度，超調量小、控制效果良好。[關鍵詞]船舶航向；云模型控制；模糊自適應[中圖分類號]TP273[文獻標志碼]A[文章編號]1001—9855(2015)03—0042—06OnfuzzyadaptivecloudmodelcontrolofshipcourseXINGDao—q

2、iGONGMing(NavalUniversitgofEngineering，Tianjin300450，China)Abstract：Inordertosolvetheadaptabilityofthedriveparametersofthecloudmodelcontrollerinshipcourse．fuzzyadaptivemodelisintroducedinthedesignofthecloudmodelcontroller．Thispaperdesignsthefuzzyadaptivecloudmodelcontroller,andcarriesout

3、thesimulationtocomparewithexperiments．Theresultsshowthatthenewcontrollercancommandtheshipcoursewithbetterprecision，smallovershootingandgoodcontroleffectunderbothdynamicandsteadyconditions．Keywords：shipcourse；cloudmodelcontrol；fuzzyadaptability引言船舶航向控制l6]、電動機控制E7等方面，取得了良好的控制效果。船舶航向控制是船舶控制

4、的一個重要方面，它在基于云模型的船舶航向控制中，云模型直接關系到船舶航行的操縱性、安全性和經濟性?？刂破鞯尿寗酉禂敌栌萌斯し绞竭M行調節(jié)，但當船由于船舶運動具有慣性大、非線性、模型參數不確舶在航行環(huán)境發(fā)生變化或受干擾時，原有的云模型定以及存在擾動等特點，對系統(tǒng)進行航向控制器設控制器特性不能隨之自動作相應變化，將導致控制計時會遇到很大困難，簡單的PID航向控制器已效果變差，使舵機啟動頻繁且舵的擺動幅度較大。經不能滿足要求。為了解決這一問題，人們將許多針對云模型控制器中驅動系數無法自適應的問題，先進技術應用到控制器設計中，出現(xiàn)了參數自適用本文借鑒模糊自適應PID控制器設計方法

5、，將?？刂破鳌⒒？刂破鳌Ⅳ敯艨刂破?、智能控制器¨。糊控制運用到航向云模型控制中，實現(xiàn)在線動態(tài)調其中，基于云模型的智能控制技術，是近幾年發(fā)整云模型控制器驅動系數。仿真結果表明：航向云展起來的，已經成功運用于倒立擺的穩(wěn)定控制J、模型控制的品質得到進一步改善，有效提高了云模[收稿日期]2014—09—17；[修回日期]2014—11—06[作者簡介]邢道奇(1980一)，男，博士，講師，研究方向：海上補給技術、海洋結構物應用工程。龔銘(1978一)，男，碩士，講師，研究方向：海上補給勤務與技術。型控制的靜態(tài)和動態(tài)性能。(EE．HetEy．E．H1船舶非線性數學模型drop(

6、Y，tl)圖1一維單規(guī)則云模型推理根據文獻?，選擇外界干擾下的船舶非線性和超熵He三個數值來表征云的數字特征，記為：Norrbin模型：C(Ex，En，Heot=r(2)云模型推理¨0_=K(6-nlr-n3r3)+fw(1)云模型推理通過實現(xiàn)IF?THEN?推理規(guī)則，來實現(xiàn)基于語言子集的非線性映射能力。圖1為一=等()維單規(guī)則云模型推理圖。用條件云發(fā)生器cG式中：為首向角；，為首搖角速度；為首搖角和y條件云發(fā)生器C來構造單定性規(guī)則：IFA加速度；為系統(tǒng)增益系數；T為時間常數；為THENB。輸入變量激活不同的條件云cG產舵角；為舵轉動速度；n、n3為Norrbin系數；

7、6生不同的，然后經過y條件云cG產生云滴為參考舵角；為舵機時間常數；為舵機控制drop(Y，u)，這些云滴經過加權平均或逆向云輸增益；I廠為外界干擾項。出，可以獲得相應的推理結果，完成整個推理過程。(3)航向云模型控制器2模糊自適應云模型控制器設計定義航向偏差為：e=lfr一(3)2．1云模型控制器式中：為參考首向角。分別將航向偏差e、偏差的積分值e、偏差的(1)云模型概念變化率作為3個一維云模型映射器的輸入量，經設是一個用精確數值表示的定量論域，c過云模型不確定性推理，分別得到輸出控制量、是上的定性概念。若定量值∈U、X是定性概“、U。