基于模糊PID控制的船舶搖擺仿真平臺研究.pdf

1、船舶在航行過程中必然會受到風、浪、流等外界因素的干擾，從而引起明顯的搖蕩運動。船舶的搖蕩會對船舶的航行穩(wěn)性和船員的生命安全帶來隱患，損壞貨物，降低艦船武器的精準性等。因此，需要對船舶的搖蕩運動控制進行深入研究，尤其是船舶的橫搖與縱搖運動。對船舶運動控制的研究，首先需要研究船舶的搖蕩運動規(guī)律。采用實船試驗的方法雖然能獲得較好的效果，但需花費大量的人力與物力，而船舶運動仿真平臺很好地解決了這些難題。
　　基于項目研究的需要，機電一體化

2、實驗室搭建了一套船舶綜合液壓推進試驗系統(tǒng)，其中的船體模擬系統(tǒng)可以實現(xiàn)對船舶二自由度搖擺運動的仿真。目前，該搖擺仿真平臺僅能以簡單正弦曲線或幾個疊加的正弦波作為船舶的搖擺模型進行仿真，尚未實現(xiàn)對船舶在不同海況下?lián)u擺運動的模擬。此外，該仿真平臺的控制系統(tǒng)采用的控制方式為傳統(tǒng)PID控制，平臺的仿真精度仍有改善的空間。因此，本文以船舶搖擺幅度更劇烈的橫搖運動作為研究重點，從平臺的仿真模型和控制方式兩方面，對現(xiàn)有的搖擺平臺進行改進和完善。

3、　　本文首先對海浪基本理論進行分析與研究，借助海浪的波幅模型和波傾角模型，通過對船舶在海浪中的受力進行分析，建立Conolly船舶橫搖運動模型。并利用MATLAB軟件，針對某條給定參數(shù)的船舶，對得到的船舶橫搖運動模型進行仿真，將得到的仿真結(jié)果作為搖擺平臺橫搖仿真運動的設(shè)定值。
　　文中第三章首先對船舶搖擺仿真平臺的機械、液壓和原控制系統(tǒng)進行簡要概述，并完成模糊PID控制器的設(shè)計，為后面模糊PID控制的PLC編程實現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

4、>　　然后，借助STEP7編程軟件，在原控制程序的基礎(chǔ)上，對其進行重新編寫和完善，將前面得到的船舶橫搖仿真結(jié)果與模糊PID控制器通過模塊化編程，在PLC控制系統(tǒng)中得到實現(xiàn)。
　　最后，通過在搖擺仿真平臺上進行大量的仿真試驗，對控制程序作進一步調(diào)整，最終實現(xiàn)基于模糊PID控制方式的搖擺平臺對不同海況下船舶橫搖運動的仿真。并將模糊PID控制下的平臺仿真效果與PID控制下的仿真效果進行對比，對控制效果進行評價。仿真結(jié)果表明，與PID控制