潜艇悬停运动模糊控制.pdf

《潜艇悬停运动模糊控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷第7期2013年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．7Jul．，2013潜艇悬停运动模糊控制熊瑛1，颜俐2，许建2(1．中南民族大学，湖北武汉430074；2．中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要：潜艇水下悬停是指潜艇在水下无航速时深度保持和变动，它是一个复杂的非线性过程。传统的控制方法缺乏自适应能力，影响了控制效果。模糊控制能够很好地解决上述问题。本文从模糊控制原理出发，确定悬停控制的模糊控制器结构，根据典型的阶跃响应指定了潜艇悬停的模糊规则，采用Simulink完成自抗扰微分器的程序设计。通过对2种典型工况进行仿真，表明

2、模糊控制器能在潜艇定深悬停中起到很好的控制效果，并具有超调量小、调整时间短及鲁棒性好的优点。关键词：潜艇；悬停；模糊控制中图分类号：U674．76文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)07—0042—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．07．008ResearchonsubmarinehoveringbasedonfuzzycontrolXIONGYin91，YANLi2，XUJian2(1．South—CentralUniversityforNationalities，Wuhan430074，China；2．ChinaShipDevelo

3、pmentandDesignCenter，Wuhan430064，China)Abstract：Theunderwaterhoveringofsubmarineistokeepandalterdepthatzerospeed，whichisacomplexnonlinearprocess．Traditionalcontrolmethodsaffecttheeffectbecauseoflackingofadaptivecapability，whilefuzzycontrolcansolvetheproblemwell．Herethestructureoffuzzycontrollerwass

4、etupbasedontheprincipleoffuzzycontr01．Thentheruleforhoveringcontrolwascarriedoutaccordingtotheclassicstepresponse．Atlast，theanti-jammingdifferentiatorwassetupbySimulink．Theresultoftwobasicworkingconditionsimulationshowedthatfuzzycontrollerwasabletofixthesubmarinedepthwell，andhadtheadvantageoffastan

5、drobust．Keywords：submarine；hovering；fuzzycontrol0引言到目前为止，几乎所有的潜艇都安装了自动操舵系统。与水面舰船不同，潜艇上的自动操舵系统不仅要控制航向，而且要控制深度和纵倾。由于大多数潜艇的自动舵都采用PID舵，而常规的PID自动舵是基于潜艇运动的数学模型设计的，其模型越精确，响应就越好。而潜艇运动系统是一个大惯性、非线性、环境干扰复杂的系统，难以用一个精确的数学模型来描述。即便是目前世界上普遍采用的用于潜艇仿真模拟的标准六自由度运动方程，与潜艇的真实运动也存在着一定的差异，而且方程中的水动力系数的获得也非常困难。模糊控制正是一种特别适用于那

6、些难以用精确数学模型描述而主要依赖于人工经验的系统。目前，人们已经将模糊控制应用到水面船舶操纵控制中，但仅仅限于航向模糊控制，用于潜艇悬停控制的模糊控制器还很少涉及。本文将根据潜艇悬停控制的特点，提出潜艇悬停运动模糊控制的方法，为水下悬停的自动操纵控制提供了初步的技术基础。收稿日期：2012—08—07；修回日期：2012—09—03作者简介：熊瑛(1978一)，男，博士，讲师，研究方向为信号处理及智能控制。第7期熊瑛，等：潜艇悬停运动模糊控制·43·1潜艇悬停模糊控制器的设计1．1潜艇水下悬停运动的系统模型悬停是潜艇水下重要停泊方式之一，是指潜艇水下航行状态停车后，经准确均衡，利用专用压载

7、水舱的注、排水，实现潜艇无航速下深度控制的操艇方式。严格意义下的悬停是潜艇对于海底相对静止的一种运动状态，而通常所说的悬停是指一般意义的悬停，是指潜艇螺旋桨的停转，保持与海水的相对静止，主要任务是保持悬停深度和动平衡。潜艇进行悬停可有效降低潜艇噪声，提高隐蔽性，增大目标探测距离；减少用电量，延长充电间隔时间，增加水下潜航时间；悬停操纵时潜艇的机动性较好¨“1。潜艇水下悬停运动的系统模型如图1所示，该模型有3个