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船舶航向模糊自适应控制研究
时间:2015-03-24 浏览次数:1207次 无忧论文网
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【中文题名】 船舶航向模糊自适应控制研究【中文摘要】 本论文来源于上海市高等学校科学技术发展基金项目—船舶航向集成智能控制技术研究。作者参与此课题的研究并撰写了该论文。 船舶航向自动控制系统亦称为自动舵,它是船舶系统中一个不可缺少的重要设备,从历史的角度来看自动舵的出现是减轻驾驶人员的工作强度,降低运输成本,提高运输的安全性和经济效益。随着控制技术不断完善,工程技术人员把控制技术引入航向控制之中建立了以PID为控制器的航向控制系统并取得良好的效果。但是由于船舶航行的复杂性和PID控制器本身的局限性,常规的PID自动舵仍然存在着许多不足之处。 本文的研究的目的 【英文摘要】 This thesis is based on the science project "The Research of Integration Intelligent Control in Autopilot Design for Marine ship" ,which applied from Shanghai high Education Scientific and Technology Foundation. The maneuvering of a ship along a proscribed course in restrict waters is important from operational, safety and environmental viewpoints. During the ship maneuvering, there are some characteristics of nonlinear, slow time varying and influence of complex disturbance. The PID autopilot . based 【中文关键词】 航向控制. 自动舵. 模糊参数自整定. 计算机仿真. 【英文关键词】 Heading control. autopilot. Self-adaptive PID Controller. 【论文级别】 硕士 【学科专业名称】 电力电子与电力传动 【论文提交日期】 2002-12-01 第一章 引言 8-18 1.1 自动舵的起源、发展 8-8 1.2 自动舵的基本工作原理 8-9 1.3 传统控制自动舵技术的发展 9-13 1.3.1 经典控制的自动舵 9-10 1.3.2 自适应舵技术的发展 10-13 1.3 智能技术在自动舵设计中的应用 13-15 1.3.1 神经网络控制在自动舵的应用研究现状 13-14 1.3.2 模糊控制在自动舵应用中的研究现状 14-15 1.4 PID参数整定方法的发展 15-17 1.4.1 传统的PID参数整定 15-15 1.4.2 改进的PID参数的自整定 15-16 1.4.3 PID参数整定的最新发展 16-18 1.5 本文主要工作的简介 17-18 第二章 船舶的航向控制的理论基础 18-24 2.1 船舶操纵性能的概念 18-18 2.2 船舶操纵的数学模型 18-21 2.2.1 船舶操纵的实时算法 18-20 2.2.2 具有不确定性的船舶运动模型 20-21 2.3 船舶航向控制有关的若干问题 21-24 2.3.1 船舶操纵特性 21-22 2.3.2 船舶的操舵系统 22-23 2.3.3 舵机系统的数学模型 23-25 第三章 船舶航向PID自动舵设计 24-29 3.1 PID自动舵的数学模型 24-25 3.2 经典控制自动舵设计 25-29 3.2.1 PD型航向自动舵的设计 25-25 3.2.2 PID型航向自动舵的设计 25-34 第四章 船舶航向模糊控制器的设计 29-40 4.1 模糊控制简介 29-29 4.2 模糊控制器及其基本结构 29-32 4.3 模糊控制器知识库及推理 32-33 4.4 模糊控制量的反模糊化处理 33-34 4.5 模糊控制器基本设计原则和途径 34-35 4.5.1 模糊控制器设计步骤 34-34 4.5.2 模糊控制器设计途径 34-35 4.6 船舶航向模糊控制器的设计 35-38 4.6.1 控制规则 35-36 4.6.2 隶属函数形状 36-38 4.6.3 模糊推理方法 38-38 4.6.4 反模糊化 38-40 4.7 仿真结果 38-39 4.8 小结 39-40 第五章 船舶航向控制模糊PID自整定控制器设计 40-48 5.1 自适应模糊PID控制器问题的提出 40-40 5.2 PID参数模糊自整定控制器的原理和设计 40-44 5.2.1 模糊PID控制器的原理 40-41 5.2.2 模糊PID自整定调节器的结构 41-42 5.2.3 模糊参数整定器的参数整定步骤 42-42 5.2.4 船舶模糊自整定PID控制器设计 42-43 5.2.5 模糊PID参数调整 43-44 5.3 船舶航向自整定模糊控制器设计 44-47 5.3.1 定义模糊子集 44-44 5.3.2 确定模糊子集的论域隶属函数形状 44-46 5.3.3 控制规则表即模糊关系 46-46 5.3.4 反模糊化 46-53 5.4 仿真结果 47-47 5.5 小节 47-48 第六章 系统仿真与分析 48-70 6.1 P1D控制器的仿真研究 48-49 6.2 模糊控制器的仿真 49-50 6.3 模糊参数自整定控制器的仿真 50-51 6.4 自整定参数的论域的确定 51-53 6.5 控制器的仿真结果比较 53-70 6.5.1 无干扰条件下的仿真比较 53-56 6.5.2 干扰条件下的航向仿真 56-72 第七章 总结与展望 70-71 7.1 本文的主要研究工作总结 70-70 7.2 进一步的研究和展望 70-72 致谢 71-72 参考文献 72-75
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