水下推进器控制系统设计 毕业设计论文

《水下推进器控制系统设计 毕业设计论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、水下推进器控制系统设计摘要：文中就水下推进器控制系统提出了模糊PID参数自适应整定控制，并进行了基于MATLAB/Simulink的建模与仿真。通过对仿真结果的比较和分析得出模糊PID参数自适应整定控制的控制效果明显优于常规PID控制和模糊自适应控制，是具有良好的鲁棒性和实时性的智能控制系统。关键词：PID控制，模糊自适应控制，建模与仿真UNDERWATERTHRUSTERCONTOLSYSTEMDESIGNKunlunmountainsinqinghaiuniversitycollegeAutomationlevel2009luocaibaoInstructorxuezhibinAbstra

2、ct:TheFuzzyPIDparametersadaptiveadjustingcontrolisputforwardforunderwaterpropulsioncontrolsystemandsimulationbasedonMATLAB/Simulinkaredone.AnalyzingbythesimulationresultscanconcludthattheFuzzyPIDParametersAdaptiveadjustingcontrolofthecontroleffectissuperiortoconventionalPIDcontrolandFuzzycontrol,and

3、itisagoodrobustnessandreal-timeintelligentcontrolsystem.Keywords:PIDcontrol,Fuzzyadaptivecontrol,Modelingandsimulation1引言设计研究的主要对象是水下推进器直流电机调速系统的控制[1]。对于水下推进器控制系统的常规控制方式一般采用PID控制，PID控制凭借自身算法简单，控制性能优越，可靠性高等优点，在控制领域中一直占有非常重要的地位。可对于复杂、非线性、时变、耦合的控制机构，常规PID控制是很难达到理想的控制效果的，近些年来随着人工智能的问世，出现了譬如模糊控制[2]、神经网络控

4、制、专家系统等一系列的新型智能控制方法。对于水下推进器控制系统非线性、时变、耦合及参数和结构不确定性的复杂特点，常规PID控制达不到控制要求，然而智能控制在控制非线性、时变、耦合、参数不确定等方面却拥有的一定的优势，恰好能够较好地解决复杂机构的控制问题，可以弥补常规PID控制的一些不足之处，设计提出了模糊PID参数自适应整定控制来实现对水下推进器直流电机调速系统的控制。2模糊PID参数自适应整定控制器设计2.1模糊PID参数自适应整定控制器的结构及原理设计的模糊PID参数自适应整定控制器以常规PID控制为基础，结合模糊控制自适应控制以偏差e和偏差变化率ec作为输入，根据不同时刻的偏差e和偏差变

5、化率ec对PID三个控制参数进行在线自适应整定，这样便构成了模糊PID参数自适应整定控制器。如图1所示为模糊PID参数自适应整定控制器[3]原理结构框图。PID控制器模糊推理对象d/dtΔKpΔKiΔKdrin+eyout-ec图1模糊PID参数自适应整定控制器原理结构图模糊PID参数自适应整定控制器的控制原理：通过将输入到PID控制器的偏差e和偏差变化率ec同时输入到模糊控制器中，通过模糊逻辑推理得出三个修正参数ΔKp、ΔKi、ΔKd，再将其分别输入到PID控制器中，然后，分别与PID控制器的初始值Kˊp、Kˊi、Kˊd相加后得到新的参数Kp、Ki、Kd值再输入到PID控制器中实现参数实时在

6、线修正，即Kp=Kˊp+ΔKp；Ki=Kˊi+ΔKi；Kd=Kˊd+ΔKd，进而使利用PID良好的控制性能进行控制。2.2模糊PID参数自适应整定控制器算法的实现2.2.1模糊论域及隶属函数的确定设计以实践经验数据为依据，结合专家控制经验来确定偏差及偏差变化率的基本论域范围，再通过确定量化因子，将其影射到模糊论域。在这里将给定的转速值和实际输出转速值的差值及其变化率作为模糊PID自适应整定控制器的输入变量，经量化因子转换至输入变量论域范围内之后根据相应的隶属函数转换到模糊控制器输入论域中。设系统响应偏差和偏差变化率的模糊子集为：E、EC、Kp、Ki、Kd=｛“正大（PB）”，“正中(PM)”，

7、“正小（PS）”，“零（ZO）”，“负小（NS）”，“负中（NM）”，“负大（NB）”｝。E、EC的隶属函数赋值表如表l所示。表1模糊集E、EC的隶属函数赋值表EEC-6-5-4-3-2-10123456PB00000000000.20.71.0PM000000000.20.71.00.50PS0000000.20.71.00.70.200ZO00000.20.21.00.70.20000NS00