船舶航向模糊控制系统研究

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1、哈尔滨]二程大学硕士学位论文摘要本论文来源于预研项目_一航向控制系统故障智能检测仪，作者参与此项研究工作。本文的目的在于提出一种新的航向控制系统，其目标在于改善经典PID控制系统的控制效果。大量实践和理论已经证明模糊控制特别适合于难以建立数学模型、存在非线性和时变性的对象。本文运用模拟退火算法对模糊控制系统的控制参数进行了优化处理，使控制器能更好的适应模型参数摄动和复杂多变环境干扰。最后对所设计的控制系统进行了仿真，获得了理想的控制效果。本文主要进行了以下几项工作：一．根据模糊控制不需要建立精确控制对象模型的特点，确定选取一阶K-T方程(即Nomoto模型)，并根据实船参数计算了

2、K、T参数。二．设计了航向模糊控制器。首先根据所控船舶的运动特点，选取了性能指标，确定隶属函数，结合实际操舵人员的实际经验，制定了控制规则，并结合仿真深入讨论了控制器参数对系统性能的影响。三．设计了模拟退火算法优化程序，实现了对控制器的量化因子和比例因子的最优化。四．建立了航向控制系统的仿真模型并进行了仿真，仿真内容有：海浪干扰的数值仿真，．所控制船舶的随动系统仿真，船舶使用的PID航向控制系统仿真，以及设计的模糊航向控制系统仿真等。对航向控制系统的仿真选取了不同海况和不同遭遇角，并根据仿真数据列出了随机统计结果，对比分析了两种控制系统的优劣和改进方向。仿真结果表明，模糊航向控制

3、器控制参数经过优化调整，有较好的控制效果，其控制性能超越了经典的PID控制系统。可以为项目采用。关键词：船舶自动舵；模糊控制；模拟退火算法(SA)；仿真ABSTRACTTiffspap既fromthepreliminaryresearchprojects—inteltigentdetector谢chcandetectsthefaultsofheadingcontrolsystem,theauthorparticipatesinthisprojectandthewritesthispaperThepurposeofthispaperistoproposeanewdirectionc

4、ontrolsystem；meaimistoim口rovetheeffectsoftheclassicPIDcontrolsystem·Thetheoreticalbasisofthispaperisthefuzzycontr01．AlargenumberofpracticeandtheoryhaSprovedthatfuzzycontrolisparticularlysuitablefortheobjectswhicharedifjfic此forestabli她mathematicalmodel，thenonlinearandtime-varying·AndLISethesim

5、ulatedannealingalgorithmtooptimizethefuzzycontrolsystemparamet髓s·so让眦thecor灯onercanbetteradapttothechangeableparameterofmodelandtheen．viroIⅡnental血erference．Finally,simulatethedesignofthecontrolsystem，andgetidealresults．T拉saIticlehasmainlycarriedonnextseveralworks：1．Accordingtofuzzycontroldoe

6、snotrequireaprecisecontrolofthec】1aracteristicsofobjectmodel，toselectthefirstorderequationKT,andinaccordancewithparametersoftherealshipkTparameters·2．Designasimpledirectionfuzzycontroller．FirstundercontrolbYthecharacteristicsoftheship’smovement，havebeenselectedperformanceindica：torstodete衄ine

7、menlbersllipfunction，theactualsteeringoftheactualexpenence，andarefo皿ulatingrulestocontrol，andin-depthdiscussionwiththecontrollersimulationparametersonthesystemperformanceimpact·3．In舶ntofasimpledesigncoursefuzzycontrolleronthebasisofail1noreas