基于云模型自適應(yīng)算法的船舶航向控制.pdf

1、自動(dòng)舵是船舶航向控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是船舶在航行中一個(gè)不可或缺的組成部分，擁有一個(gè)高性能的自動(dòng)舵能使船舶在航行過程中減輕操作人員的工作強(qiáng)度，降低航行成本，提高航行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。船舶航向控制主要是依靠自動(dòng)舵來完成的。目前，大部分控制器仍采用確定的數(shù)學(xué)模型，但是在復(fù)雜海況下難以達(dá)到控制需求。
　　本文在傳統(tǒng)PID控制的基礎(chǔ)上，采用了PID、云模型和自適應(yīng)結(jié)合的控制手段對(duì)船舶控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并分別在有干擾和無干擾的情況下對(duì)船舶控制系

2、統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果說明該控制器超調(diào)小，響應(yīng)快，沒有穩(wěn)態(tài)誤差，抗干擾能力強(qiáng)，能很好地解決非線性問題，達(dá)到了控制性能指標(biāo)。
　　本文首先對(duì)船舶航向控制系統(tǒng)的基本原理、研究背景，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及研究成果進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后推導(dǎo)了船舶航向控制系統(tǒng)的二階野本線性數(shù)學(xué)模型和非線性模型。其次，在模糊理論的基礎(chǔ)上主要對(duì)云模型算法進(jìn)行了研究，主要包括一維云模型的映射關(guān)系和二維云模型的映射關(guān)系，以及正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器算法，最后以模

3、糊自適應(yīng)理論為基礎(chǔ)，將云模型理論與自適應(yīng)理論進(jìn)行結(jié)合，對(duì)PID的三個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以船舶航向的偏差作為控制系統(tǒng)輸入，以舵角為控制系統(tǒng)輸出，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。
　　云模型控制器是一種將模糊控制與概率論合為一體的新型智能控制算法，目前在船舶航向控制中的研究還比較少，本文通過 MATLAB仿真，采用云模型算法與 PID控制和自適應(yīng)手段進(jìn)行結(jié)合，與之前人們采用的PID模糊自適應(yīng)以及傳統(tǒng)的PID控制手段進(jìn)行比較，由仿真結(jié)果可以看出云模