船舶航向智能模糊控制系統(tǒng)及其仿真.pdf

1、船舶航向控制作為船舶控制中最基本的控制, 是船舶操縱性能好壞的標(biāo)志.傳統(tǒng)PID自動舵對高頻干擾過于敏感,容易引起 頻繁操舵, 缺管對船舶動態(tài)特性及海況的適應(yīng)能力.另外,由于船舶航向控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作環(huán)境的隨機(jī)性,很難建立其精確的數(shù)學(xué)模型.而模糊控制不苛求被控對象具有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型,對系統(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.該文的工作就是基于這樣的背景開展起來的.模糊自動控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模

2、糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計算機(jī)數(shù)字控制.將操作人員的控制經(jīng)驗和專家知識總結(jié)成一系列"如果…則…"形式的控制規(guī)則,即模糊條件語句;然后經(jīng)過模糊邏輯推理而得到控制作用.這一過程非常類似于人的思維方式,具有智能性.該文針對船舶航向這種非線性、時變和滯后控制對象,在分析了模糊控制基本理論的基礎(chǔ)上,首先設(shè)計了簡單船舶航向模糊控制器,這也是進(jìn)一步設(shè)計其它高性能模糊控制器的基礎(chǔ).這種控制器易于設(shè)計、 實現(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),

3、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)計了模糊-PI參數(shù),結(jié)合模糊控制和PI控制各自的優(yōu)點實現(xiàn)混合切換控制,從而提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力和實現(xiàn)無差控制;后者則是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線形映射和自學(xué)習(xí)能力來記憶模糊控制規(guī)則,實現(xiàn)模糊推理.通過BP網(wǎng)絡(luò)的離線訓(xùn)練和在線自學(xué)習(xí),使控制器具有自調(diào)整和自適應(yīng)能力,即具有良好的魯棒性和實時控制效果.該文最后給出了所有控制器的仿真曲線,仿真結(jié)果表明所設(shè)計的控制器達(dá)到了預(yù)期的控制