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1、第35卷第7期2013年7月艦船科學技術SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．7Jul．，2013潛艇懸停運動模糊控制熊瑛1，顏俐2，許建2(1．中南民族大學，湖北武漢430074；2．中國艦船研究設計中心，湖北武漢430064)摘要：潛艇水下懸停是指潛艇在水下無航速時深度保持和變動，它是一個復雜的非線性過程。傳統(tǒng)的控制方法缺乏自適應能力，影響了控制效果。模糊控制能夠很好地解決上述問題。本文從模糊控制原理出發(fā)，確定懸?？刂频哪：刂破鹘Y構，根據典型的階躍響應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計。通過對2種典型工況進行仿真，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，并具有超調量小、調整時間短及魯棒性好的優(yōu)點。關鍵詞：潛艇；懸停；模糊控制中圖分類號：U674．76文獻標識碼：A文章編號：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操舵系統(tǒng)。與水面艦船不同，潛艇上的自動操舵系統(tǒng)不僅要控制航向，而且要控制深度和縱傾。由于大多數潛艇的自動舵都采用PID舵，而常規(guī)的PID自動舵是基于潛艇運動的數學模型設計的，其模型越精確，響應就越好。而潛艇運動系統(tǒng)是一個大慣性、非線性、環(huán)境干擾復雜的系統(tǒng)，難以用一個精確的數學模型來描述。即便是目前世界上普遍采用的用于潛艇仿真模擬的標準六自由度運動方程，與潛艇的真實運動也存在著一定的差異，而且方程中的水動力系數的獲得也非常困難。模糊控制正是一種特別適用于那
6、些難以用精確數學模型描述而主要依賴于人工經驗的系統(tǒng)。目前，人們已經將模糊控制應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。本文將根據潛艇懸?？刂频奶攸c，提出潛艇懸停運動模糊控制的方法，為水下懸停的自動操縱控制提供了初步的技術基礎。收稿日期：2012—08—07；修回日期：2012—09—03作者簡介：熊瑛(1978一)，男，博士，講師，研究方向為信號處理及智能控制。第7期熊瑛，等：潛艇懸停運動模糊控制·43·1潛艇懸停模糊控制器的設計1．1潛艇水下懸停運動的系統(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)停車后，經準確均衡，利用專用壓載
7、水艙的注、排水，實現潛艇無航速下深度控制的操艇方式。嚴格意義下的懸停是潛艇對于海底相對靜止的一種運動狀態(tài)，而通常所說的懸停是指一般意義的懸停，是指潛艇螺旋槳的停轉，保持與海水的相對靜止，主要任務是保持懸停深度和動平衡。潛艇進行懸停可有效降低潛艇噪聲，提高隱蔽性，增大目標探測距離；減少用電量，延長充電間隔時間，增加水下潛航時間；懸停操縱時潛艇的機動性較好¨“1。潛艇水下懸停運動的系統(tǒng)模型如圖1所示，該模型有3個
