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《水下推進(jìn)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、水下推進(jìn)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：文中就水下推進(jìn)器控制系統(tǒng)提出了模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制，并進(jìn)行了基于MATLAB/Simulink的建模與仿真。通過對(duì)仿真結(jié)果的比較和分析得出模糊PID參數(shù)自適應(yīng)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(yīng)控制，是具有良好的魯棒性和實(shí)時(shí)性的智能控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：PID控制，模糊自適應(yīng)控制，建模與仿真UNDERWATERTHRUSTERCONTOLSYSTEMDESIGNKunlunmountainsinqinghaiuniversitycollegeAutomationlevel2009luocaibaoInstructorxuezhibinAbstra
2、ct:TheFuzzyPIDparametersadaptiveadjustingcontrolisputforwardforunderwaterpropulsioncontrolsystemandsimulationbasedonMATLAB/Simulinkaredone.AnalyzingbythesimulationresultscanconcludthattheFuzzyPIDParametersAdaptiveadjustingcontrolofthecontroleffectissuperiortoconventionalPIDcontrolandFuzzycontrol,and
3、itisagoodrobustnessandreal-timeintelligentcontrolsystem.Keywords:PIDcontrol,Fuzzyadaptivecontrol,Modelingandsimulation1引言設(shè)計(jì)研究的主要對(duì)象是水下推進(jìn)器直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制[1]。對(duì)于水下推進(jìn)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(jiǎn)單，控制性能優(yōu)越，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在控制領(lǐng)域中一直占有非常重要的地位?？蓪?duì)于復(fù)雜、非線性、時(shí)變、耦合的控制機(jī)構(gòu)，常規(guī)PID控制是很難達(dá)到理想的控制效果的，近些年來隨著人工智能的問世，出現(xiàn)了譬如模糊控制[2]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控
4、制、專家系統(tǒng)等一系列的新型智能控制方法。對(duì)于水下推進(jìn)器控制系統(tǒng)非線性、時(shí)變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定性的復(fù)雜特點(diǎn)，常規(guī)PID控制達(dá)不到控制要求，然而智能控制在控制非線性、時(shí)變、耦合、參數(shù)不確定等方面卻擁有的一定的優(yōu)勢(shì)，恰好能夠較好地解決復(fù)雜機(jī)構(gòu)的控制問題，可以彌補(bǔ)常規(guī)PID控制的一些不足之處，設(shè)計(jì)提出了模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)水下推進(jìn)器直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制。2模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器設(shè)計(jì)2.1模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器的結(jié)構(gòu)及原理設(shè)計(jì)的模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器以常規(guī)PID控制為基礎(chǔ)，結(jié)合模糊控制自適應(yīng)控制以偏差e和偏差變化率ec作為輸入，根據(jù)不同時(shí)刻的偏差e和偏差變
5、化率ec對(duì)PID三個(gè)控制參數(shù)進(jìn)行在線自適應(yīng)整定，這樣便構(gòu)成了模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器。如圖1所示為模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器[3]原理結(jié)構(gòu)框圖。PID控制器模糊推理對(duì)象d/dtΔKpΔKiΔKdrin+eyout-ec圖1模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器原理結(jié)構(gòu)圖模糊PID參數(shù)自適應(yīng)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(shí)輸入到模糊控制器中，通過模糊邏輯推理得出三個(gè)修正參數(shù)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(shù)Kp、Ki、Kd值再輸入到PID控制器中實(shí)現(xiàn)參數(shù)實(shí)時(shí)在
6、線修正，即Kp=Kˊp+ΔKp；Ki=Kˊi+ΔKi；Kd=Kˊd+ΔKd，進(jìn)而使利用PID良好的控制性能進(jìn)行控制。2.2模糊PID參數(shù)自適應(yīng)整定控制器算法的實(shí)現(xiàn)2.2.1模糊論域及隸屬函數(shù)的確定設(shè)計(jì)以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合專家控制經(jīng)驗(yàn)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(zhuǎn)速值和實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速值的差值及其變化率作為模糊PID自適應(yīng)整定控制器的輸入變量，經(jīng)量化因子轉(zhuǎn)換至輸入變量論域范圍內(nèi)之后根據(jù)相應(yīng)的隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)換到模糊控制器輸入論域中。設(shè)系統(tǒng)響應(yīng)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(fù)?。∟S）”，“負(fù)中（NM）”，“負(fù)大（NB）”｝。E、EC的隸屬函數(shù)賦值表如表l所示。表1模糊集E、EC的隸屬函數(shù)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
