模糊控制在船舶动力定位系统中应用.pdfVIP

《?台金自动化》2014年s2 模糊控制在船舶动力定位系统中的应用 黎洪生，周千华，王猛 (武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070) 摘要：通过使用模糊控制算法，使得船舶在实时定位时获得动态、静态性能良好的控制效果。该模糊控制算法 是通过判断偏差、偏差变化率的大小实时调整输出力的值，使得船舶能准确定位，达到各项静态、动态性能指 标。通过对模糊控制在船舶动力定位应用中的c++语言仿真结果进行分析，总结出模糊控制具有良好的控制 特性，并提出相关改进模糊算法的方法。 关链词：模糊控制；船舶动力定位；c++语言仿真；动态性能；控制器 0 O引言 √：二=[=：二卜‘== 在船舶动力定位系统中，由于船舶的位置控 制具有大滞后、非线性、大惯性、时变性等特点，常 规基于船舶数学模型的控制方法难以满足船舶在 海面风浪流干扰较大时的定位效果。因此，本文介 】r+ 绍通过使用模糊控制的方法，改善常规控制基于精 图1船舶运动坐标示意图 确数学模型的缺点，使得在外界随机干扰较大时， 使用模糊控制器，从而达到满意的定位效果。 一y。Ⅳ一(，礼一y；)秽一(y。一m¨1)r一(1，；一 1船舶动力定位系统 ，船G)r=比+匕。+K。+k。 (2) 1．1船舶动力定位系统工作原理 船舶动力定位系统是指利用船舶本身具有的 一Ⅳ，口一(Ⅳ：一，蹦c)一(|j、『，一眦c址1)r一 动力(螺旋桨、舵等)来克服风、波浪、海流等环境 (Ⅳ；一t)r=Ⅳ。i+Ⅳ。。+Ⅳ。。+Ⅳ。(3) 外力对船舶的十扰，使船舶保持在一定位置和方 式中，m，，z，石。为船型参数；“，”，r，“，“，r为船体 向的系统…。其基本功能之一就是定位功能，即 3个自由度的运动特性；x。，置：，yv，l，；，yr，l，；， 定位于地球表面某一点。船舶的运动可以分为固 N．，N；．N。。弹；为球动力导数；X。。X。。X…Yd。 定坐标下和运动坐标下的运动，其6个自由度运 k，yc。，Ⅳ。。Ⅳ…Ⅳ。。为风浪流环境外载荷；x。， 动，包括纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇，而控 ‰，‰为推进器的推力。 制系统的控制量是船舶的3个自由度，即纵荡、横 x。对于船舶动力定位控制系统来说，其主要 荡、艏摇。控制船舶运动时，将建立2个坐标系， 包括测量系统、控制系统、推进系统3个主要部分 一是以大地上的某点0为原点的固定坐标系翮y 组成。其中，测量系统指动力定位系统的位置参 (也可称为大地坐标系)；二是以船舶的重心为原 考系统和传感器，传感器包括DGPS、电罗经和风 点的随船坐标系如，，。具体如图1所示。 速风向检测仪，得到船舶在固定坐标系下的位置 船舶动力定位系统的低频运动常见的有多种 和