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《基于fuzzy-pid復合控制的減搖鰭控制系統(tǒng)仿真》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、基于FUZZY-PID復合控制的減搖鰭控制系統(tǒng)仿真支龍u吳新躍1王基1陳立平2張云清2(1.海軍工程大學船舶與動力學院湖北武漢430033；2.華中科技大學機械學院湖北武漢430074)摘要：設(shè)計了基于模糊控制和P1D控制理論的FUZZY-PID復合控制減搖鰭控制系統(tǒng)，以橫搖角和橫搖角速度為輸入量，鰭角為輸出量，基于Coiwlly理論建立了船舶模型，利用MATLAB針對不同海情對控制器進行了仿真，結(jié)果表明減搖鰭模糊控制器動態(tài)響應性能和穩(wěn)態(tài)控制精度均十分理想，能夠滿足減搖鰭控制系統(tǒng)的控制要求。關(guān)鍵詞：模糊控制P1D減搖鰭仿真MATLAB中圖分類
2、號：TP273文獻標識碼：ASimulatingFuzzy-PIDcontrollerofFinStabilizerZHILong1,2,WUXin—yue1,WANGJi1,CHENLi—ping2,ZHANGYun-qing2(1.NavalEngineeringUniversity，HubeiWuhan430033,China2.HuazhongUniversityofSci.&Tech.,HubeiWuhan430074,China)ABSTRACT:TheFuzzy-PIDcontrolleroffinstabilizerwasde
3、signedbasedonfuzzycontrolandPIDcontroltheory.ThecontrollerofFinStabilizerisdesignedwhichusesrollangleandangularvelocityofrollangelasinputandfinangelasoutput，ThemodelofshipisbuiltbasedonConollytheory.ThecontrollerissimulatedusingMATLAB.Resultsshowsthatcomparedwithconventiona
4、lPIDcontroller,theFUZZY—PIDcontrollerhasbettereffect.KEYWORDS：Fuzzylogiccontrol,PID,Finstabilizer,Simulation,MATLAB由于船舶橫搖運動阻尼很小，因此船舶在海浪屮會產(chǎn)生劇烈橫搖，人們?yōu)闇p小船舶橫搖研制了許多特種裝置，減搖鰭是B前應用最廣泛、最奮效的減搖裝置，它利用鰭產(chǎn)生的扶正力矩來達到減搖目的。由于船舶橫搖復雜的力學機理，建立精確的數(shù)學模型是很困難的，使用傳統(tǒng)的PID控制方法很難達到理想的控制效果。模糊控制是近年來發(fā)展起來的新型控制器
5、，其優(yōu)點是不要求掌握受控對象的精確數(shù)學模型，而根據(jù)人工控制規(guī)則組織控制決策表，然后由該表決定控制量的大小，將模糊控制和PID控制器結(jié)合起來，揚長避短，既具有模糊控制靈活而適應性強的優(yōu)點，又具有PID控制精度高的特點。對復雜控制系統(tǒng)和高精度伺服系統(tǒng)具有良好的控制效果，非常適用于減搖鰭控制系統(tǒng)lu。MATLAB提供了強大的矩陣運算、數(shù)值分析、數(shù)據(jù)處理、圖形繪制等科學計算與可視化功能，其包含的Simulink是基于MATLAB語言環(huán)境下實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真的一個集成環(huán)境，它采用的方框圖式的建模方法可以將一個復雜系統(tǒng)的數(shù)學模型容易的輸入到計算機屮，
6、大大簡化Y編程過程。本文基于模糊控制和PID控制理論設(shè)計了減搖鰭FUZZY—P1D復合控制器,并用MATLAB進行仿真，結(jié)果表明，該控制器在各種海情的控制效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的MD控制器。1仿真模型研宄1.1船舶橫搖模型根據(jù)Conolly理論，船舶線性橫搖可以表示為：(/'+A/a)》?+2NU^Dh(t)=-(A/a7z2+2NHd2+Dha})(1)式中/A.和A//分別為相對于通過船舶重心的縱軸慣量和附加慣量，2/Vz/為每單位橫搖角速度的船舶阻尼力矩，為橫搖角，￡>為船舶排水量，//為橫穩(wěn)心高，%和tz2分別為對于波傾角速度和波傾角加速度的
7、有義波傾角。試驗證明，在船舶線性橫搖方程屮，等號右邊的三項橫搖力矩屮的△/>2和兩項數(shù)值比D/w,項要小得多，所以在一般應用中，僅考慮對船舶橫搖的作用，所以式(1)寫為：(/，+△/'.)》?+2+Dh(/>=—Dha'(2)對上式作拉氏變換，并計初始條件叭0)=如0)=和0)=0,得到船舶橫搖傳遞函數(shù)為：(3)17^2+2T^n^s+1這是最常用的線性橫搖數(shù)學模型，它是一個二階振蕩環(huán)節(jié)。式中Dh是船舶的固有橫搖周期，nu=1(將某型船參數(shù)代入Conolly模型傳遞函數(shù)，得到該船小角度橫搖吋的傳遞函數(shù)為［2】:Gc⑴=⑷3.126?+0.40
8、55+11.2角速度陀螺儀角速度陀螺儀測量船舶在航行過程中的橫搖角速度，以電壓信號輸出。艽傳遞函數(shù)為：Gt400j52+805+4000(5)1.3隨動系統(tǒng)由于轉(zhuǎn)動
