基于模糊預(yù)測(cè)控制的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)控制器研究.pdf

1、船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)是一種不需要借助外力,依靠自身的動(dòng)力使船舶定位于海平面上某定位點(diǎn)的裝置。在海洋資源越來(lái)越受到重視的今天,船舶動(dòng)力定位技術(shù)的發(fā)展也變得越來(lái)越重要。
　　船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、慣性大、環(huán)境干擾復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。應(yīng)用于早期的控制方法如PID控制,已經(jīng)無(wú)法滿足動(dòng)力定位系統(tǒng)的精度要求。模糊預(yù)測(cè)控制作為一種混合智能控制方法,對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的控制具有良好的控制效果。本文的主要工作就是研究模糊預(yù)測(cè)控制算法在船舶動(dòng)力定

2、位系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　在使用動(dòng)力定位系統(tǒng)對(duì)船舶進(jìn)行定位的過(guò)程中,濾波器的濾波效果對(duì)于定位精度也有很大的影響。傳統(tǒng)的Kalman濾波器最大的缺點(diǎn)是需要將非線性的船舶運(yùn)動(dòng)方程在一系列給定的艏搖角度值上進(jìn)行線性化,這樣,整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性將難以保證。本文運(yùn)用基于SDRE方程設(shè)計(jì)了非線性觀測(cè)器。與Kalman濾波器相比,該觀測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是省去了將船舶運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行線性化的過(guò)程。
　　模糊預(yù)測(cè)控制根據(jù)展開方式的不同,可以分為以模糊控制為核心

3、和以預(yù)測(cè)控制為核心的模糊預(yù)測(cè)控制算法。本文對(duì)這兩種模糊預(yù)測(cè)控制算法分別進(jìn)行了研究,并將研究結(jié)果運(yùn)用到船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)中。
　　在以預(yù)測(cè)控制為核心的模糊預(yù)測(cè)控制研究中,選取基于T-S模糊模型的DMC控制作為具體的研究對(duì)象,對(duì)于T-S模糊模型的辨識(shí)問(wèn)題,進(jìn)行了重點(diǎn)的研究。在對(duì)于基于T-S模糊模型的DMC控制算法研究的基礎(chǔ)上,將該算法運(yùn)用到船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中。
　　在以模糊控制為核心的模糊預(yù)測(cè)控制的研究中,

4、將“事后調(diào)節(jié)”的常規(guī)模糊控制器,改進(jìn)為“事前控制”的模糊預(yù)測(cè)控制器。模糊預(yù)測(cè)控制器的輸入是經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)偏差和預(yù)測(cè)偏差變化率。也就是說(shuō)通過(guò)預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)被控對(duì)象未來(lái)時(shí)刻的偏差并對(duì)其進(jìn)行控制,使控制器由“事后調(diào)節(jié)”改為“提前控制”。最后將該模糊預(yù)測(cè)控制算法運(yùn)用到船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中,通過(guò)不同海況下的仿真研究表明,所設(shè)計(jì)的模糊預(yù)測(cè)控制器,能非常有效的對(duì)船舶進(jìn)行定位控制,使船舶在短時(shí)間內(nèi)由實(shí)際位置到達(dá)目標(biāo)期望位置,并穩(wěn)定