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原文传递无人艇运动模糊控制技术研究

论文题名：	无人艇运动模糊控制技术研究
关键词：	无人艇;模糊控制技术;航向控制系统;直线航迹跟踪;仿真实验
摘要：	高速水面无人艇,是一种能够自主航行与自主完成任务的高速水面舰船,简称无人艇。与常规舰船相比,无人艇具有吨位小、速度快、机动灵活、造价低、环境适应能力强等优点,此外它在情报搜集、侦查、探测、打击海盗、防恐攻击等方面具有突出的优越性,因而受到世界各国海军的重点关注。在未来的非对称空间作战当中,无人艇在电子战、海上拦截、反水雷战、反潜作战等方面的应用将越来越广泛,同时对无人艇的运动控制性能要求也将越来越高。　　无人艇的运动控制技术,是无人艇实现自主航行、完成各项重要任务的先决条件,是整个无人艇研究系统中的关键技术之一。本文以XL号无人艇为研究对象,首先通过简化处理得到了该艇的三自由度水平面运动学和动力学方程,然后设计了基于Mamdani模糊推理的无人艇航速模糊控制器并进行了相应的仿真实验,且与PID控制效果进行了对比分析。对于无人艇的航向控制技术的研究是本文的另一个重点,主要研究了基于模糊理论改进的PID控制技术、Mamdani模糊控制技术和Takagi-Sugeno模糊控制技术并设计了相应的航向控制器,将各控制技术分别应用到无人艇的航向控制系统中进行仿真实验,将所得结果进行了对比分析。关于无人艇的直线航迹跟踪控制问题是本文的最后一个重点研究内容,文中设计了两种控制器:第一种是基于Mamdani控制模型由无人艇的艏向角偏差值和航迹偏差值分别得到操纵舵角再相加作为实际舵角输出,属于间接法控制;第二种是基于Takagi-Sugeno控制模型由无人艇的艏向角偏差值和航迹偏差值直接作用得到控制器输出舵角的精确值,属于直接法控制。在直接法控制器的设计过程中,结合神经网络技术与模糊技术,设计了一种模糊神经网络混合体系结构用于学习、调整和优化Takagi-Sugeno模型中的规则参数。直接法控制由于考虑了艏向角偏差和航迹偏差等的耦合关系,相比间接法控制有更高的控制精度,通过仿真实验验证了间接法和直接法的控制效果。
作者：	董早鹏
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	万磊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文