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模糊PID解耦算法在船舶动力定位系统中的应用研究
| 论文题名： | 模糊PID解耦算法在船舶动力定位系统中的应用研究 |
| 关键词： | 船舶动力定位;解耦控制;数学模型 |
| 摘要： | 船舶动力定位系统在海洋开发中具有重要意义，受到各国越来越多的重视，国外的该技术已相对成熟，且在不断优化中，研究该技术对我国海洋事业发展有深远意义，本文基于三自由度上的运动模型研究了模糊PID解耦控制算法在船舶动力定位系统上的应用。 在水平面上决定船舶运动的因素有纵荡、横荡、艏摇三个自由度，船舶的运动分为高频运动和低频运动，而只有低频运动会对船舶的位置造成影响，引起船舶低频运动的因素有风、一阶波浪、水流和动力部分产生的力和力矩，据此建立了与阻尼系数，水动力系数和惯性系数相关的三自由度运动模型。 实际情况中水动力系数和惯性系数是经过一定简化后得到的，船舶的运动模型无法精确建立，经典的PID控制无法满足系统的控制要求，鉴于模糊算法不依赖于精确的数学模型，鲁棒性强，本文采用模糊PID控制算法；建立了位置-速度双环的控制策略；且在船舶的三个自由度运动中，横向方向和艏向方向上存在着耦合，内环部分加入解耦环节，采用对角阵解耦，根据控制对象的数学模型计算出正确的解耦补偿器，实现横荡和艏摇的单回路的控制。 在Simulink上利用模块搭建出以速度控制为内环、位置控制为外环的双环控制，依次对常规的PID控制、PID解耦控制和模糊PID的解耦控制建立仿真图，采用先内环后外环的方法对三种算法进行了参数的调试和系统仿真。根据仿真结果对几种算法进行了分析比较，总结出各自的优势和不足，验证了模糊PID解耦算法对研究对象的良好控制效果，并通过加入干扰验证出模糊PID解耦算法在一定程度上的抗干扰性。 |
| 作者： | 邵静林 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 黎洪生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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