【硕士论文】船舶航向模糊智能控制系统设计与仿真研究.pdf

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1、武汉交通科技大学硕士学位论文船舶航向模糊智能控制系统设计与仿真研究姓名：汪明慧申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：刘守善;刘清2000.3.1盐幽』

2、直回搓翅宣筐埕剑丕统邀}[生边基皿窭摘要?L船舶自动操舵系统(简称自动舵)是J}

3、}舶操纵的重要设备，它是用来自动保持船舶在给定航向上航行的一种自动装斟。面向二：十一世纪航运事业，从航线的模糊最优选择到航向的模糊智能保持，再从船舶驾驶的模糊控制到船舶防碰撞的模糊控制，将成功实现真正意义上船舶航行的无人——智能驾驶。世界各国对这项技术的

4、研究和发展都给予了高度的重视。船舶航向的模糊智能控制系统的研制和开发将填补我国的空白，并给我国交通船舶运输事业和造船业带来巨大的社会效益和经济效益!传统的PID控制自动舵由于缺乏对船舶的动态特性及海况变化的调整能力，所以常常偏离其最佳工作状态。而常规自适应控制方法虽然在提高控制精度。减少能源消耗方面取得了一定的成绩。但物理实现成本高，参数调整难度大，且针对每一艘船舶不同的动态模型和不同的扰动动态模型建立精确的数学模型同样是非常困难的。模糊控制就是建立在人类思维模糊性的基础上的。模糊控制与传统控制有

5、着本质的区别，它不须对被控对象和各种扰动现象建立精确的数学模型。模糊控制的核心是在于它用具有模糊性的语言条件作为控制规则，并运用数理统计的思想建立简单隶属函数去恰当地描述事物的模糊性，然后通过条件语句作为模糊推理，展终把具有模糊现象和模糊概念的事物处理成精确的东西。这种控制方式充分反映了人的智能活动。所以模糊控制在本质上来说是一种专家智能控制。它特别适用于那些难以建立精确的数学模型．非线形和大滞后的过程。而且具有抗干扰能力强、响应速度快，并对系统参数的变化有较强的鲁棒性。它已经成为自动化技术中智能

6、控制的最前沿课题。，一一、’本论文共分为六章，首先阐述了模糊控制的基本原理和基本方法，并对模糊控制的推理算法进行比较和分析。然后，将模糊控制理论应用于船舶航向控童4系统中，进行船舶航向模糊控制系统的总体设计；然后利用控制系统计算机辅助设计技术，完成其控制系统最核心的部件船舶航向模糊控制器的设计；并通过航向模糊控制系统的仿真实验，研究出模糊控制器的结构参数对系统控制的影响，得出有效的结论：且在最优模糊控制器设计的研究中确定出船舶航向模糊控制器的最优设计方案；最后对模糊控制与常规PID控制进行比较。、

7、／／、／关键词：模糊控制：模糊控制器：船舶航向的模糊智能控制系统、仿真益整煞融熊塑置鳇撞型丕堑噬盐当垃基监基AbstractShipAutomationmanipulationsystemisOECofthemostimportantinstrumentsinship，anditsmainpurposeistoensurethatshipssailinthegivendirectionautomatically．Intelligencenavigationbasedonfuzzytheoryfro

8、mtheoptimumsearoutebeingselectedtoshipsailingOUthebeamandfromshipmanipulatingtoguardagainstcollisionwillbecometrueto2lthcentury．Atpresent，mostcountriespaygreatattentiontotheresearchanddevelopmentofthetechnology．Theresearchoffuzzycontrolanditsapplicati

9、ontoshipautomationmanipulatingsystemwillbenefittoOUTcmmtry．PIDautopilotcouldn’tobtainandmaintainoptimumcontrolbecauseoflackingthecapacitytodynamiccharacterandchangingconditionofthesea．Traditionalsol,adaptivecontrolmethodsWCrCappliedtoautopilot．Althoug

10、hsomeprogresshasbeenmadeonhigherprecisionandlessconsumptionofenergy，itwasalsohardtoturnthecontrollingparameters．Furthermore，itwasdifficulttoestablishaccuratelymathematicsmodelaccordingtothedifferentdynamicmodelofeveryshipanddynamicdisturbance．