基于模糊积分预测控制的船舶动力定位系统设计-论文.pdf

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1、基于模糊积分预测控制的船舶动力定位系统设计崔戈(中国人民海军装备部舰艇部北京100841)[摘要]提出一种基于模糊积分预测控制器的船舶动力定位系统控制方法，通过引入积分控制器消除了稳态误差，采用模糊控制算法实现了对不确定系统的控制，利用预测控制解决了船舶动力定位中的约束问题，有效地减少了船舶动力定位系统能量的消耗。仿真结果证明，提出的模糊积分预测控制器在满足动力定位要求的同时，大大提高了推力系统的效率，减少了推力消耗。[关键词]模糊控制；积分控制；预测控制；动力定位[中图分类号]U666．1[文献标志码]A[文

2、章编号]t001—9855(2015)03-0103—06DesignofshipdynamicpositioningsystembasedonfuzzyintegralpredictivecontrolCUlGe(NavalShipDepartmentofNavalArmamentAdminstryBeijing100841，China)Abstract：Thispaperpresentsashipdynamicpositioningcontrolmethodbasedonthefuzzyintegralpr

3、edictivecontroller．Anintegralcontrollerisintroducedtoeliminatethesteadystateerror,whileafuzzycontrolisadoptedtoprovidesatisfiedcontrolforunceamnsystems，andapredictivecontrolisusedtosolveconstraintproblemintheshipdynamicpositioning，whichcanefectivelyreduceits

4、energyconsumption．Thesimulationresultsshowthattheproposedfuzzyintegralpredictivecontrollercanmeetthedynamicpositioningrequirementswiththeimprovementofpropulsioneficiencyandthereductionofthrustconsumption．Keywords：fuzzycontrol；integralcontrol；predictivecontro

5、l；dynamicpositioning引言控制算法的研究中，王元慧提出了一种模型预测控制算法。该算法通过将预测模型、滚动优化、船舶动力定位系统是一个复杂的控制系统，由反馈校正等一系列控制思路应用到算法中，以此实位置参考系统、推力系统、测量系统等组成，其控现对船舶动力定位系统的优化控制。此种算法对制原理是利用误差消除误差的思想。在控制算法于船舶动力定位系统中存在的各种约束问题提供了中，李卓等人⋯介绍了一种基于非线性PID控制很好的解决方案，实现了以最优控制算法为基础的器在船舶航向控制系统中的研究，改进了传统PI

6、D最优化控制；熊卫卫在文献[3]的基础上提出控制算法在船舶航向控制中的不足。刘振业等人了模糊控制算法，通过将模糊控制器与预测控制器采用模糊自适应ADRC算法对船舶航向进行了有的有效结合，可以在很大程度上控制系统的不确定效控制，增强了航向控制的自适_应JI生。在动力定位性。当处理的数学模型难以建立精确的控制对象[收稿日期]2015—01—13-[修回日期]2015—03—16乏q0_【×／匠首摇O．350．3一O．25o0．2s_尽01_：【血O．05_＼0＼-一／r图9基于模糊积分预测控制器的艏摇角输出图12基

7、于模糊预测控制器的横向控制力输入由图4一图9可知，加入积分环节后，系统各位置的输出均出现微小的超调量，调整时间变化不大。在首摇角输出中，加入积分环节后，首摇角的变化比较平缓，增加^I了动_【×力／定厘位平台的稳定性，调z_【x，R叵z。0_【×／糍粗整时间变大，能达到平台动力定位的目的。通过如图10一图l5的仿真曲线可知，采用模糊预测控制法时，纵荡方向上推力起始值为7．0×10。N，经过25S达到稳定且值为0；横荡方时间／s向上推力起始值为3．0×107N，经过27S达到稳定图13基于模糊积分预测控制器的横向控

8、制力输入时间／s时间／s图10基于模糊预测控制器的纵向控制力输入图14基于模糊预测控制器的首摇控制力矩输入且值为0；首摇方向上推力起始值为3．2×10N，提高了动力定位的经济性和设备使用寿命，获得了经过2s突变到15×10N，25s后达到稳定且值良好的控制品质。为0。采用模糊积分预测控制法时，纵荡方向上推4结论力起始值为5．6×10N，经过25S达到稳定且值为0；横荡方向上推力起始值为