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《水下推進器控制系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、水下推進器控制系統(tǒng)設計摘要：文中就水下推進器控制系統(tǒng)提出了模糊PID參數自適應整定控制，并進行了基于MATLAB/Simulink的建模與仿真。通過對仿真結果的比較和分析得出模糊PID參數自適應整定控制的控制效果明顯優(yōu)于常規(guī)PID控制和模糊自適應控制，是具有良好的魯棒性和實時性的智能控制系統(tǒng)。關鍵詞：PID控制，模糊自適應控制，建模與仿真UNDERWATERTHRUSTERCONTOLSYSTEMDESIGNKunlunmountainsinqinghaiuniversitycollegeAutomationlevel2009luocaibaoInstructorxuezhibinAbstra
2、ct:TheFuzzyPIDparametersadaptiveadjustingcontrolisputforwardforunderwaterpropulsioncontrolsystemandsimulationbasedonMATLAB/Simulinkaredone.AnalyzingbythesimulationresultscanconcludthattheFuzzyPIDParametersAdaptiveadjustingcontrolofthecontroleffectissuperiortoconventionalPIDcontrolandFuzzycontrol,and
3、itisagoodrobustnessandreal-timeintelligentcontrolsystem.Keywords:PIDcontrol,Fuzzyadaptivecontrol,Modelingandsimulation1引言設計研究的主要對象是水下推進器直流電機調速系統(tǒng)的控制[1]。對于水下推進器控制系統(tǒng)的常規(guī)控制方式一般采用PID控制，PID控制憑借自身算法簡單，控制性能優(yōu)越，可靠性高等優(yōu)點，在控制領域中一直占有非常重要的地位?？蓪τ趶碗s、非線性、時變、耦合的控制機構，常規(guī)PID控制是很難達到理想的控制效果的，近些年來隨著人工智能的問世，出現了譬如模糊控制[2]、神經網絡控
4、制、專家系統(tǒng)等一系列的新型智能控制方法。對于水下推進器控制系統(tǒng)非線性、時變、耦合及參數和結構不確定性的復雜特點，常規(guī)PID控制達不到控制要求，然而智能控制在控制非線性、時變、耦合、參數不確定等方面卻擁有的一定的優(yōu)勢，恰好能夠較好地解決復雜機構的控制問題，可以彌補常規(guī)PID控制的一些不足之處，設計提出了模糊PID參數自適應整定控制來實現對水下推進器直流電機調速系統(tǒng)的控制。2模糊PID參數自適應整定控制器設計2.1模糊PID參數自適應整定控制器的結構及原理設計的模糊PID參數自適應整定控制器以常規(guī)PID控制為基礎，結合模糊控制自適應控制以偏差e和偏差變化率ec作為輸入，根據不同時刻的偏差e和偏差變
5、化率ec對PID三個控制參數進行在線自適應整定，這樣便構成了模糊PID參數自適應整定控制器。如圖1所示為模糊PID參數自適應整定控制器[3]原理結構框圖。PID控制器模糊推理對象d/dtΔKpΔKiΔKdrin+eyout-ec圖1模糊PID參數自適應整定控制器原理結構圖模糊PID參數自適應整定控制器的控制原理：通過將輸入到PID控制器的偏差e和偏差變化率ec同時輸入到模糊控制器中，通過模糊邏輯推理得出三個修正參數ΔKp、ΔKi、ΔKd，再將其分別輸入到PID控制器中，然后，分別與PID控制器的初始值Kˊp、Kˊi、Kˊd相加后得到新的參數Kp、Ki、Kd值再輸入到PID控制器中實現參數實時在
6、線修正，即Kp=Kˊp+ΔKp；Ki=Kˊi+ΔKi；Kd=Kˊd+ΔKd，進而使利用PID良好的控制性能進行控制。2.2模糊PID參數自適應整定控制器算法的實現2.2.1模糊論域及隸屬函數的確定設計以實踐經驗數據為依據，結合專家控制經驗來確定偏差及偏差變化率的基本論域范圍，再通過確定量化因子，將其影射到模糊論域。在這里將給定的轉速值和實際輸出轉速值的差值及其變化率作為模糊PID自適應整定控制器的輸入變量，經量化因子轉換至輸入變量論域范圍內之后根據相應的隸屬函數轉換到模糊控制器輸入論域中。設系統(tǒng)響應偏差和偏差變化率的模糊子集為：E、EC、Kp、Ki、Kd=｛“正大（PB）”，“正中(PM)”，
7、“正?。≒S）”，“零（ZO）”，“負?。∟S）”，“負中（NM）”，“負大（NB）”｝。E、EC的隸屬函數賦值表如表l所示。表1模糊集E、EC的隸屬函數賦值表EEC-6-5-4-3-2-10123456PB00000000000.20.71.0PM000000000.20.71.00.50PS0000000.20.71.00.70.200ZO00000.20.21.00.70.20000NS00
