隨著不斷對(duì)海洋資源的開發(fā)與利用,各國之間大宗貨物貿(mào)易大多依靠于船舶運(yùn)輸。由于外界環(huán)境的不確定性因素和船舶大型化發(fā)展的現(xiàn)狀,在充分保障船舶運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)與安全性的目的下,對(duì)于船舶航行的智能化水平,人們逐漸提出了新的期望與要求。近些年,智能算法的出現(xiàn)解決很多的控制上的難題,但由于實(shí)踐對(duì)于理論的滯后性,現(xiàn)在的船舶大多還是使用PID自動(dòng)舵,但PID自動(dòng)舵無論在控制精度還是魯棒性方面,效果都不是很理想。因此,對(duì)智能控制算法的深入研究并加快智能舵的使用顯得很有必要。本文從船舶操縱和控制理論出發(fā),主要針對(duì)操舵系統(tǒng)的舵機(jī)時(shí)滯問題,設(shè)計(jì)時(shí)滯補(bǔ)償?shù)暮较蚩刂葡到y(tǒng)。在對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的原理和組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后,建立一階Nomoto非線性響應(yīng)型船舶運(yùn)動(dòng)模型和帶有時(shí)滯時(shí)間的舵機(jī)傳遞函數(shù)方程。為了解決舵機(jī)系統(tǒng)因存在時(shí)滯問題而產(chǎn)生的不利影響,改善航向控制器在各方面指標(biāo)上的控制性能,選用了可以有效改善時(shí)滯問題的Smith預(yù)估控制算法,通過對(duì)系統(tǒng)中的滯后部分進(jìn)行補(bǔ)償處理從而來提高控制器的控制品質(zhì)。同時(shí)為了進(jìn)一步改善傳統(tǒng)Smith預(yù)估控制器對(duì)模型失配情況下控制品質(zhì)減弱甚至失效的缺點(diǎn),在C.C.Hang對(duì)傳統(tǒng)Smith預(yù)估控制... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２三角形隸屬函數(shù)??

基于改進(jìn)型Ｓｍｉｔｈ預(yù)估模糊ＰＩＤ的航向控制研究??１２?－??１０?■?????????????＜．?：??４?－?????Ｓｍｉｌｈ－Ｆｕ／ｖｙ?ＰＩＩ）??２－?Ｐ，Ｄ??Ｆｕｚｚｙ?ＰＩＤ??０??１?１?１?１?１?１?１???０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０??ｔ／Ｓ??圖４．３模型匹配時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)圖??Ｆｉｇ．?４．３?Ｓｙｓｔｅｍ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｇｒａｐｈ?ｗｈｅｎ?ｍｏｄｅｌ?ｍａｔｃｈｅｓ??圖４．３給出了在ＰＩＤ、ＦｕｚｚｙＰＩＤ、改進(jìn)型Ｓｍｉｔｈ－ＦｕｚｚｙＰＩＤ三種控制器控制下??的系統(tǒng)響應(yīng)特性仿真結(jié)果：不難看出，當(dāng)系統(tǒng)模型參數(shù)完全匹配時(shí)，三種控制曲線??上升時(shí)間分別是９．５ｓ、９．５ｓ、７．５ｓ；調(diào)節(jié)時(shí)間及超調(diào)分別為２７ｓ、２４ｓ、７．５ｓ和３５％、??２２°／。、０％。因此可以看出：當(dāng)模型參數(shù)完全匹配時(shí)，改進(jìn)型Ｓｍｉｔｈ－ＦｕｚｚｙＰＩＤ控制??器僅用了?７．５ｓ就達(dá)到了命令要求，而且基本沒有產(chǎn)生超調(diào)，可以精確地跟蹤輸入??信號(hào)，相比另兩種控制算法，改進(jìn)型Ｓｍｉｔｈ－ＦｕｚｚｙＰＩＤ控制可以很大程度地上地改??善時(shí)滯項(xiàng)帶來的不良影響。??４．２．２模型失配時(shí)的仿真??（１）時(shí)滯時(shí)間發(fā)生變化??①當(dāng)時(shí)滯時(shí)間ｒ減�。玻埃�，由３．４減小到２．７２時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)圖如圖４．４所示：??Ｉ?＿??ｉ〇?－?＊??——???????４?＂?｜?????Ｉ?■?Ｓｍｉｔｂ－Ｆｕｚｚ％＇?ＰＩＵ??１?－－－－ＰＩＤ??２?－?｜?Ｆｕ／ｊｒ＞－ＰＩＤ?－｜??｜?—

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【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Smith預(yù)估器的改進(jìn)及在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 曹學(xué)海,于敏,邱國鵬.  山西能源學(xué)院學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]船舶航向模糊控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真[J]. 甘浪雄,鄧巍,周春輝,程小東.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2019(03)
[3]船舶航向非線性離散系統(tǒng)自適應(yīng)模糊最優(yōu)控制[J]. 朱麗燕,李鐵山,單麒赫.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(09)
[4]基于減聚類-自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理的船舶航向保持控制設(shè)計(jì)[J]. 陳桂妹,苗保彬.  船舶工程. 2019(04)
[5]基于史密斯預(yù)估控制理論的船舶航向控制器研究[J]. 周潔,張楠,奚茂龍.  艦船科學(xué)技術(shù). 2018(24)
[6]基于改進(jìn)模糊控制的潛艇運(yùn)動(dòng)仿真研究[J]. 黃斌,彭利坤,呂幫俊.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2018(03)
[7]基于自適應(yīng)模糊控制的船舶航向控制研究[J]. 陳會(huì)平.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(10)
[8]一種改進(jìn)型Smith預(yù)估算法的風(fēng)電機(jī)組變槳控制器[J]. 梁達(dá)平,堅(jiān)德毅,馬志鑫,張文海.  電氣傳動(dòng)自動(dòng)化. 2016(06)
[9]模糊最優(yōu)化算法在船舶控制中的應(yīng)用研究[J]. 張軍,彭海云.  艦船科學(xué)技術(shù). 2016(02)
[10]無人動(dòng)力傘自適應(yīng)ADRC-Smith航向控制方法研究[J]. 齊曉慧,王雅平,蘇立軍.  飛行力學(xué). 2015(02)

碩士論文
[1]基于Smith預(yù)估器的模糊PID溫度控制算法研究[D]. 張連會(huì).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[2]基于Smith預(yù)估器的模糊PID控制在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 楊珂.南華大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3316264