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基于模糊预测控制的船舶动力定位系统控制器研究
| 论文题名： | 基于模糊预测控制的船舶动力定位系统控制器研究 |
| 关键词： | 船舶动力定位系统;模糊预测;定位算法;优化控制 |
| 摘要： | 船舶动力定位系统是一种不需要借助外力,依靠自身的动力使船舶定位于海平面上某定位点的装置。在海洋资源越来越受到重视的今天,船舶动力定位技术的发展也变得越来越重要。 船舶动力定位系统是一个多变量、强耦合、惯性大、环境干扰复杂的非线性系统。应用于早期的控制方法如PID控制,已经无法满足动力定位系统的精度要求。模糊预测控制作为一种混合智能控制方法,对于复杂系统的控制具有良好的控制效果。本文的主要工作就是研究模糊预测控制算法在船舶动力定位系统中的应用。 在使用动力定位系统对船舶进行定位的过程中,滤波器的滤波效果对于定位精度也有很大的影响。传统的Kalman滤波器最大的缺点是需要将非线性的船舶运动方程在一系列给定的艏摇角度值上进行线性化,这样,整个系统的稳定性将难以保证。本文运用基于SDRE方程设计了非线性观测器。与Kalman滤波器相比,该观测器的优点是省去了将船舶运动方程进行线性化的过程。 模糊预测控制根据展开方式的不同,可以分为以模糊控制为核心和以预测控制为核心的模糊预测控制算法。本文对这两种模糊预测控制算法分别进行了研究,并将研究结果运用到船舶动力定位系统控制器的设计中。 在以预测控制为核心的模糊预测控制研究中,选取基于T-S模糊模型的DMC控制作为具体的研究对象,对于T-S模糊模型的辨识问题,进行了重点的研究。在对于基于T-S模糊模型的DMC控制算法研究的基础上,将该算法运用到船舶动力定位系统的控制器设计中。 在以模糊控制为核心的模糊预测控制的研究中,将“事后调节”的常规模糊控制器,改进为“事前控制”的模糊预测控制器。模糊预测控制器的输入是经过预测模型输出的预测偏差和预测偏差变化率。也就是说通过预测模型,预测被控对象未来时刻的偏差并对其进行控制,使控制器由“事后调节”改为“提前控制”。最后将该模糊预测控制算法运用到船舶动力定位控制系统的控制器设计中,通过不同海况下的仿真研究表明,所设计的模糊预测控制器,能非常有效的对船舶进行定位控制,使船舶在短时间内由实际位置到达目标期望位置,并稳定于定位点。 |
| 作者： | 熊卫卫 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 何祖军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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