本文關鍵詞：船舶航向模糊控制系統研究

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【摘要】： 本論文來源于預研項目—航向控制系統故障智能檢測儀,作者參與此項研究工作。 本文的目的在于提出一種新的航向控制系統,其目標在于改善經典PID控制系統的控制效果。大量實踐和理論已經證明模糊控制特別適合于難以建立數學模型、存在非線性和時變性的對象。本文運用模擬退火算法對模糊控制系統的控制參數進行了優(yōu)化處理,使控制器能更好的適應模型參數攝動和復雜多變環(huán)境干擾。最后對所設計的控制系統進行了仿真,獲得了理想的控制效果。 本文主要進行了以下幾項工作: 一.根據模糊控制不需要建立精確控制對象模型的特點,確定選取一階K-T方程(即Nomoto模型),并根據實船參數計算了K、T參數。 二.設計了航向模糊控制器。首先根據所控船舶的運動特點,選取了性能指標,確定隸屬函數,結合實際操舵人員的實際經驗,制定了控制規(guī)則,并結合仿真深入討論了控制器參數對系統性能的影響。 三.設計了模擬退火算法優(yōu)化程序,實現了對控制器的量化因子和比例因子的最優(yōu)化。 四.建立了航向控制系統的仿真模型并進行了仿真,仿真內容有:海浪干擾的數值仿真,所控制船舶的隨動系統仿真,船舶使用的PID航向控制系統仿真,以及設計的模糊航向控制系統仿真等。對航向控制系統的仿真選取了不同海況和不同遭遇角,并根據仿真數據列出了隨機統計結果,對比分析了兩種控制系統的優(yōu)劣和改進方向。 仿真結果表明,模糊航向控制器控制參數經過優(yōu)化調整,有較好的控制效果,其控制性能超越了經典的PID控制系統�？梢詾轫椖坎捎谩�
【關鍵詞】：船舶自動舵 模糊控制 模擬退火算法(SA) 仿真
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TP273.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究的目的和意義10
• 1.2 自動操舵裝置的發(fā)展和現狀10-13
• 1.2.1 自動操舵裝置的發(fā)展歷程10-12
• 1.2.2 自動操舵裝置的國內外現狀12-13
• 1.3 模糊控制與模擬退火算法的發(fā)展及現狀13-15
• 1.3.1 模糊控制理論的產生和研究概況13-15
• 1.3.2 模擬退火算法概述15
• 1.4 論文主要工作15-18
• 第2章 船舶運動數學模型18-28
• 2.1 船舶操縱運動的數學模型計算18-23
• 2.1.1 兩種坐標系18
• 2.1.2 兩維船舶運動方程式18-20
• 2.1.3 水動力系數無因次化及計算20-22
• 2.1.4 Nomoto模型22-23
• 2.2 干擾的數學模型23-27
• 2.2.1 風的影響模型24-25
• 2.2.2 浪的影響模型25-26
• 2.2.3 流的影響模型26-27
• 2.3 本章小結27-28
• 第3章 船舶航向模糊控制器的設計28-42
• 3.1 模糊控制基礎28-34
• 3.1.1 模糊控制概述29-30
• 3.1.2 模糊集合和模糊關系30-31
• 3.1.3 模糊推理31-32
• 3.1.4 選擇隸屬函數的原則32-33
• 3.1.5 模糊控制器的常規(guī)設計方法33-34
• 3.2 航向模糊控制器的設計34-40
• 3.2.1 被控對象的特點及控制任務34
• 3.2.2 航向模糊控制器的設計34-40
• 3.3 模糊控制器參數整定分析40-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第4章 航向模糊控制器參數SA算法尋優(yōu)42-56
• 4.1 模擬退火算法基礎42-51
• 4.1.1 模擬退火算法概述42
• 4.1.2 模擬退火算法的基本原理42-44
• 4.1.3 模擬退火算法的冷卻進度表44-48
• 4.1.4 模擬退火算法的應用48-50
• 4.1.5 模擬退火算法的改進和變異50-51
• 4.2 航向模糊控制器參數模擬退火算法尋優(yōu)51-55
• 4.2.1 控制器參數模擬退火算法尋優(yōu)總體結構51-52
• 4.2.2 控制器參數模擬退火算法尋優(yōu)設計52-55
• 4.3 本章小結55-56
• 第5章 航向控制系統仿真56-65
• 5.1 船舶的運動特點及控制要求56
• 5.2 航向控制系統模型建模56-59
• 5.3 MATLAB仿真分析59-65
• 5.3.1 海浪干擾的數值仿真59-60
• 5.3.2 航向控制系統仿真60-65
• 結論65-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取科的科研成果69-70
• 致謝70

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數據庫 前3條

1 趙桂梅;船舶航跡/航向控制系統可視化仿真[D];哈爾濱工程大學;2011年

2 黃燕;水面船繞定點回轉艏向和位置控制方法研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

3 汪志勇;耙吸挖泥船DP/DT控制算法研究[D];江蘇科技大學;2012年

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本文編號：537622