船舶模糊航跡保持控制器設(shè)計及仿真.pdf

1、自動舵已經(jīng)成為現(xiàn)代化船舶必不可少的重要設(shè)備之一，同時隨著全球航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，自動舵的需求量也越來越大。航跡保持控制功能是自動舵的主要功能之一，尤其對長時間的大洋航行來說，航跡保持控制自動舵在減少駕駛員勞動強(qiáng)度、提高運(yùn)行效率、增加安全性方面有著重要意義。因此研究設(shè)計出控制性能好、動舵頻度低、抗干擾能力強(qiáng)的航跡保持控制器顯得十分必要。
　　本文采用間接式航跡保持控制思路。航跡保持控制外環(huán)以LOS(Line-Of-Sight)算法為基

2、礎(chǔ)來計算出船舶保持航跡所需的設(shè)定航向角度;航跡保持控制內(nèi)環(huán)即航向保持控制選取模糊控制為控制策略。利用模糊控制原有的對模型精度要求不高、對干擾和參數(shù)變化有較高的魯棒性以及設(shè)計思路清晰簡捷易于理解的特點，最終設(shè)計出控制性能好、動舵頻度低、抗干擾能力強(qiáng)的航跡保持控制系統(tǒng)。
　　LOS算法在N.Khaled改進(jìn)下已經(jīng)具備了快速穩(wěn)定趨近設(shè)定航跡的特點，但是在航跡段之間轉(zhuǎn)向時，由于采用固定的轉(zhuǎn)向提前距離，船舶在大角度轉(zhuǎn)向時會有很大外飄現(xiàn)象。針

3、對此種情況設(shè)計出改進(jìn)型LOS算法，最終達(dá)到平穩(wěn)轉(zhuǎn)向的目的。
　　模糊控制器在穩(wěn)定控制階段的控制抖動問題是控制器設(shè)計的難點。針對此問題，本文在此做兩方面的改進(jìn)設(shè)計。首先提出一種擴(kuò)大模糊輸入變量和輸出變量中間分區(qū)“Z”的改進(jìn)型模糊隸屬度函數(shù)。這種改進(jìn)策略使控制器在小的輸入信號下的敏感度降低，進(jìn)而大幅減緩穩(wěn)定控制階段的抖動問題，同時也使抖動前期的平穩(wěn)時間延長，并為后續(xù)改進(jìn)提供了保證。再次是提出了一種“自阻尼型模糊控制器”。該自阻尼策略是