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1、第35卷第7期2013年7月艦船科學(xué)技術(shù)SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．7Jul．，2013潛艇懸停運(yùn)動(dòng)模糊控制熊瑛1，顏俐2，許建2(1．中南民族大學(xué)，湖北武漢430074；2．中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064)摘要：潛艇水下懸停是指潛艇在水下無(wú)航速時(shí)深度保持和變動(dòng)，它是一個(gè)復(fù)雜的非線性過(guò)程。傳統(tǒng)的控制方法缺乏自適應(yīng)能力，影響了控制效果。模糊控制能夠很好地解決上述問(wèn)題。本文從模糊控制原理出發(fā)，確定懸?？刂频哪：刂破鹘Y(jié)構(gòu)，根據(jù)典型的階躍響應(yīng)指定了潛艇懸停的模糊規(guī)則，采用Simulink完成自抗擾微分器的程序設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)2種典型工況進(jìn)行仿真，表明
2、模糊控制器能在潛艇定深懸停中起到很好的控制效果，并具有超調(diào)量小、調(diào)整時(shí)間短及魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：潛艇；懸停；模糊控制中圖分類(lèi)號(hào)：U674．76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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引言到目前為止，幾乎所有的潛艇都安裝了自動(dòng)操舵系統(tǒng)。與水面艦船不同，潛艇上的自動(dòng)操舵系統(tǒng)不僅要控制航向，而且要控制深度和縱傾。由于大多數(shù)潛艇的自動(dòng)舵都采用PID舵，而常規(guī)的PID自動(dòng)舵是基于潛艇運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的，其模型越精確，響應(yīng)就越好。而潛艇運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)大慣性、非線性、環(huán)境干擾復(fù)雜的系統(tǒng)，難以用一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。即便是目前世界上普遍采用的用于潛艇仿真模擬的標(biāo)準(zhǔn)六自由度運(yùn)動(dòng)方程，與潛艇的真實(shí)運(yùn)動(dòng)也存在著一定的差異，而且方程中的水動(dòng)力系數(shù)的獲得也非常困難。模糊控制正是一種特別適用于那
6、些難以用精確數(shù)學(xué)模型描述而主要依賴(lài)于人工經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)。目前，人們已經(jīng)將模糊控制應(yīng)用到水面船舶操縱控制中，但僅僅限于航向模糊控制，用于潛艇懸?？刂频哪：刂破鬟€很少涉及。本文將根據(jù)潛艇懸停控制的特點(diǎn)，提出潛艇懸停運(yùn)動(dòng)模糊控制的方法，為水下懸停的自動(dòng)操縱控制提供了初步的技術(shù)基礎(chǔ)。收稿日期：2012—08—07；修回日期：2012—09—03作者簡(jiǎn)介：熊瑛(1978一)，男，博士，講師，研究方向?yàn)樾盘?hào)處理及智能控制。第7期熊瑛，等：潛艇懸停運(yùn)動(dòng)模糊控制·43·1潛艇懸停模糊控制器的設(shè)計(jì)1．1潛艇水下懸停運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)模型懸停是潛艇水下重要停泊方式之一，是指潛艇水下航行狀態(tài)停車(chē)后，經(jīng)準(zhǔn)確均衡，利用專(zhuān)用壓載
7、水艙的注、排水，實(shí)現(xiàn)潛艇無(wú)航速下深度控制的操艇方式。嚴(yán)格意義下的懸停是潛艇對(duì)于海底相對(duì)靜止的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而通常所說(shuō)的懸停是指一般意義的懸停，是指潛艇螺旋槳的停轉(zhuǎn)，保持與海水的相對(duì)靜止，主要任務(wù)是保持懸停深度和動(dòng)平衡。潛艇進(jìn)行懸?？捎行Ы档蜐撏г肼?，提高隱蔽性，增大目標(biāo)探測(cè)距離；減少用電量，延長(zhǎng)充電間隔時(shí)間，增加水下潛航時(shí)間；懸停操縱時(shí)潛艇的機(jī)動(dòng)性較好¨“1。潛艇水下懸停運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)模型如圖1所示，該模型有3個(gè)
