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《哈尔滨工程大学》 2008年
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船舶航向模糊控制系统研究

刘文峰  
【摘要】: 本论文来源于预研项目—航向控制系统故障智能检测仪,作者参与此项研究工作。 本文的目的在于提出一种新的航向控制系统,其目标在于改善经典PID控制系统的控制效果。大量实践和理论已经证明模糊控制特别适合于难以建立数学模型、存在非线性和时变性的对象。本文运用模拟退火算法对模糊控制系统的控制参数进行了优化处理,使控制器能更好的适应模型参数摄动和复杂多变环境干扰。最后对所设计的控制系统进行了仿真,获得了理想的控制效果。 本文主要进行了以下几项工作: 一.根据模糊控制不需要建立精确控制对象模型的特点,确定选取一阶K-T方程(即Nomoto模型),并根据实船参数计算了K、T参数。 二.设计了航向模糊控制器。首先根据所控船舶的运动特点,选取了性能指标,确定隶属函数,结合实际操舵人员的实际经验,制定了控制规则,并结合仿真深入讨论了控制器参数对系统性能的影响。 三.设计了模拟退火算法优化程序,实现了对控制器的量化因子和比例因子的最优化。 四.建立了航向控制系统的仿真模型并进行了仿真,仿真内容有:海浪干扰的数值仿真,所控制船舶的随动系统仿真,船舶使用的PID航向控制系统仿真,以及设计的模糊航向控制系统仿真等。对航向控制系统的仿真选取了不同海况和不同遭遇角,并根据仿真数据列出了随机统计结果,对比分析了两种控制系统的优劣和改进方向。 仿真结果表明,模糊航向控制器控制参数经过优化调整,有较好的控制效果,其控制性能超越了经典的PID控制系统。可以为项目采用。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP273.4

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