船舶动力定位系统建模与模糊控制算法研究.doc

随着深海技术的不断发展，动力定位系统的在海洋工程上得到广泛应用。动力定位系统通过其控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力, 从而使船舶保持在确定的位置上或沿预期的航迹航行。 船舶动力定位系统表示动力定位船舶需要装备的全部设备，包括动力系统、 控制系统、推进系统三个主要部分，其中，控制系统是整套动力定位系统的核心部分。本论文针对船舶动力定位系统的控制器展开了相关设计研究工作，结合船舶运动特点研究设计混合控制算法，包括经典PID、智能模糊控制算法。船舶检测的位置、艏向信息进行数据处理后与位置、艏向设定值相减得到各自的偏差和偏差变化率，将其作为输入量传递给定位系统的控制器，控制器经过混合控制算法的计算后给出船舶位置、艏向的推力信息，将推力信息传递给推进系统，因此实现船舶智能定点定位。 本论文研究了船舶的数学模型，建立了固定坐标系下三个方向的低频运动模型，并指出其对应于船体坐标系下横荡、纵荡、艏摇三自由度的运动模型。分析了控制器在动力定位系统中的功能和要求，针对船舶运动特性、经典PID算法与智能模糊控制算法的控制优势与应用特点，设计出适合本定位系统的混合控制算法（包含PID算法、智能模糊控制算法）并设计控制方案，同时，采用C语言编程实现控制器功能，详述软件实现的流程，对控制器进行仿真分析控制器定位性能。 针对控制领域内几种常用的控制算法，分别就PID控制和模糊控制进行了理论介绍，简要介绍了他们的设计方法，详细分析了这几种控制方式的原理，并进行了仿真