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)特性及海況的適應能力.另外,由于船舶航向控制系統(tǒng)的復雜性和工作環(huán)境的隨機性,很難建立其精確的數(shù)學模型.而模糊控制不苛求被控對象具有準確的數(shù)學模型,對系統(tǒng)模型參數(shù)的變化有較強的適應能力, 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、糊邏輯推理為基礎的計算機數(shù)字控制.將操作人員的控制經(jīng)驗和專家知識總結成一系列"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上,首先設計了簡單船舶航向模糊控制器,這也是進一步設計其它高性能模糊控制器的基礎.這種控制器易于設計、 實現(xiàn)方便,較傳統(tǒng)PID控制有更快的響應速度和更小的超調(diào),

3、但其存在靜態(tài)誤差;為了進一步提高模糊控制器的控制特性,在此基礎上分別設計了模糊-PI參數(shù),結合模糊控制和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)的自適應能力和實現(xiàn)無差控制;后者則是利用神經(jīng)網(wǎng)絡的非線形映射和自學習能力來記憶模糊控制規(guī)則,實現(xiàn)模糊推理.通過BP網(wǎng)絡的離線訓練和在線自學習,使控制器具有自調(diào)整和自適應能力,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,仿真結果表明所設計的控制器達到了預期的控制