水面無人船作為水上無人化智能裝備的重要組成部分是國內(nèi)外學(xué)者的研究和發(fā)展重點。無人船在水面作業(yè)過程中要具有相應(yīng)的自主智能性,其關(guān)鍵環(huán)節(jié)就在于對其自主控制的穩(wěn)定。自主控制中包含對無人船的動力系統(tǒng)控制和航行角度姿態(tài)控制。解決上述內(nèi)容所涉及的關(guān)鍵問題是對無人船智能性提高的一個關(guān)鍵途徑。圍繞上述內(nèi)容本文主要以海南大學(xué)自主研發(fā)的一型雙驅(qū)電動無人船為平臺,開展參數(shù)自整定模糊PID控制器和風(fēng)干擾模型的設(shè)計和仿真驗證,進行了角度控制環(huán)和速度控制環(huán)兩個串級模糊PID控制器實船實驗。主要創(chuàng)新工作如下:首先,依據(jù)風(fēng)干擾模型建立的知識搭建了風(fēng)干擾數(shù)學(xué)模型,并依據(jù)無人船船體數(shù)據(jù)進行了船舶回轉(zhuǎn)操作仿真實驗和Z型操作仿真實驗,將實驗數(shù)據(jù)進行參數(shù)遞推估計,為設(shè)計模糊控制器和仿真平臺搭建提供了研究對象的數(shù)學(xué)模型。其次,在分析了采用傳統(tǒng)PID控制方式對于無人船控制系統(tǒng)的不足之后,對參數(shù)自整定模糊PID控制器進行了介紹。設(shè)計了角度控制環(huán)航向控制器與速度控制環(huán)導(dǎo)航控制器,仿真結(jié)果表明所設(shè)計的控制器具有良好的自適應(yīng)能力,并且能夠快速響應(yīng)減小偏差,實現(xiàn)精準(zhǔn)的航線跟蹤。最后,把基于參數(shù)自整定模糊PID控制原理設(shè)計的控制器應(yīng)用到了以S...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文研究背景和意義
    1.2 現(xiàn)階段國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人船發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 欠驅(qū)動系統(tǒng)控制方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 模糊PID的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 需要解決的三個關(guān)鍵問題
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 內(nèi)容安排
2 無人船系統(tǒng)組成與控制原理
    2.1 無人船系統(tǒng)組成
    2.2 無人船姿態(tài)控制
    2.3 PID控制原理
    2.4 自整定模糊PID控制器原理
    2.5 無人船數(shù)學(xué)模型建立
        2.5.1 無人船回轉(zhuǎn)仿真實驗
        2.5.2 無人船Z型仿真實驗
        2.5.3 參數(shù)遞推估計
    2.6 環(huán)境風(fēng)干擾數(shù)學(xué)模型
    2.7 航行控制器
    2.8 本章小結(jié)
3 無人船的硬件電路設(shè)計
    3.1 無人船結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.1.1 主控部分
        3.1.2 驅(qū)動部分
        3.1.3 傳感器部分
    3.2 PWM輸出
    3.3 管腳使能
    3.4 硬件接口
    3.5 遙控器部分
4 自整定模糊PID控制器設(shè)計
    4.1 模糊PID控制系統(tǒng)搭建
        4.1.1 模糊化處理
        4.1.2 模糊規(guī)則設(shè)計
        4.1.3 模糊決策
    4.2 比例環(huán)節(jié)的模糊整定
    4.3 積分環(huán)節(jié)的模糊整定
    4.4 微分環(huán)節(jié)的模糊整定
    4.5 自整定模糊矩陣的制定
    4.6 解模糊判決
    4.7 速度控制環(huán)
5 自整定模糊PID算法的驗證
    5.1 無人船風(fēng)浪模型系統(tǒng)
        5.1.1 外界因素干擾下角度控制環(huán)仿真和分析
        5.1.2 外界因素干擾下速度控制環(huán)仿真和分析
    5.2 實地測試結(jié)果及分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 存在的問題和改進
    6.3 展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3755592