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本文以“大洋一号”海洋科学考察船为对象,在研究了“大洋一号”的普通动力定位模糊控制系统的基础上,以能量为评估函数,对输入中包含误差情况下的自动区域保持控制方法进行了有益的探讨。 动力定位船舶在海上受到风、浪、流的干扰,其运动具有很强的非线性、耦合性和大时滞性,采用常规的控制方法很难获得令人满意的控制效果。模糊控制作为一种智能控制方法,很适合于船舶动力定位系统这样复杂系统的控制。本文将模糊控制应用于船舶动力定位系统,解决了定点定位、艏向寻优,区域保持等问题,取得了令人满意的效果。 本文在船舶运动仿真系统的基础上,实现了对水面船舶动力定位的模糊控制。通过分析对模糊控制器优化的原理,提出了一种模糊控制器的优化方法,使基本模糊控制器的性能接近最优。该方法通过三个参数调整输入、输出隶属函数的分布,来达到改善系统的性能的目的,简单易行,对于模糊控制器的设计具有一定的实际意义。由于在最优艏向上横向受力最小,对于节省侧推功率具有很重要的意义,所以本文又提出了一种基于模糊逻辑的、根据横向运动进行的自动艏向寻优方法。该方法不依赖于传感器对环境要素的测量,艏向寻优和控制向结合,响应速度快,准确程度高。 最后本文通过对多种区域保持的控制方法进行比较,得到一种相对最节省能量的控制方法。该方法始终保持艏向接近平均最优艏向,根据纵向、横向偏差不完全控制纵向和横向,结果证明既相对最节省能量。当输入存在随机误差的情况下,采用常规的定点定位控制方法会导致推进器频繁改变状态,造成不必要的机械磨损,浪费很大的能量。如果不保证艏向,艏向变化幅度较大,调整艏向困难增大,能耗会随之很快增加。采用艏向自寻优方式同样艏向变化幅度较大,较之设定艏向方式能耗大。 本文的研究结果表明了模糊控制应用于船舶动力定位系统的可行性,以及保持艏向对于区域保持的重要意义。