基于SIHC仿真平台的船舶航向控制算法性能测试

为比较各种船舶控制算法的性能,利用船舶智能操控（Ship Intelligent Handling and Control,SIHC）仿真平台和MATLAB软件,分别从航向跟踪、航向保持两个方面对该平台集成的普通PID自动舵、模糊自 整定PID自动舵进行性能评判及控制性能测试.从测试结果可知,在航向保持方面,就一般船型而言,模糊自整定PID自动舵的性能优于普通PID自动舵;在航向跟踪方面,普通PID自动舵和模糊自整定PID自动舵的控制性能近乎一致,在某些环境或船型下,普通PID自动舵稍胜一筹.     

基于PLC的模糊PID船舶自动舵

为提高船舶操舵控制系统的性能,用比例微分积分(Proportion Integration Differentiation,PID)参数模糊自整定算法,改进S7-200 PLC的PID参数自整定继电反馈算法的缺点,设计基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)的模糊PID船舶自动舵.仿真结果表明,基于PLC的模糊PID船舶自动舵具有较好的快速性、鲁棒性和稳定性.     

具有横倾抑制功能的船舶PID微分补偿航向控制

为改善船舶航向自动舵性能和减小船舶转向时的横倾幅度,提出一种基于模糊逻辑控制和滑模PID微分补偿的船舶航向保持控制策略。分析PID控制的积分超调问题和船舶转向时的横倾特点。对PID控制进行滑模变形,并引入微分项对PID控制的积分项进行补偿以消除积分超调。以横倾角和横倾角速度为输入设计模糊控制规则,对滑模PID微分补偿控制器参数进行调节以减小转向时横倾角。以集装箱船"MV KOTA SEGAR"MMG模型为控制对象进行MATLAB仿真。仿真结果表明:该控制器能够减小船舶转向时的横倾幅度,最大横倾抑制率可达71%;解决了PID控制的积分超调问题,具有参数易调节等特点。     

基于模糊控制的卫星大角度姿态机动控制方法研究

本文设计了一个典型Mamdani类PD型模糊控制器来研究卫星大角度姿态机动控制问题。卫星姿态机动控制要求控制系统响应快、具有较强鲁棒性。模糊控制器的设计十分灵活,在控制性能方面有自己突出的特点。通过仿真,考察了模糊控制器的隶属函数在各种参数下的不同控制性能,与一个传统I/O解耦PID控制器的控制效果进行比较,并验证了模糊控制器的鲁棒性。仿真结果证实模糊控制用于姿态机动控制有良好的效果。     

PID在自动化控制中的分析与应用

PID控制器具有鲁棒性及人工智能性的特点,广泛应用于工业过程自动化。近十多年来在机电等需要快速响应的非传统应用领域也普遍采用PID控制,并移植为人工智能控制器的基本结构模式,文章对典型的PID控制器进行了分析,重点研究其控制品质、参数整定及其控制模式间的相互关系。     

模糊自适应PID控制在水族箱恒温系统中的控制研究

针对水族箱加热控制系统具有温度滞后、非线性,加热装置实时性差等问题,提出一种模糊自适应PID控制方法。该方法结合了传统PID控制和模糊FUZZY控制算法,根据自定义的模糊规则实现PID参数的在线寻优,实现参数的最佳匹配;利用Matlab中的Simulink功能建立水族箱水温系统模型进行仿真分析。Matlab/Simulink仿真结果显示,模糊自适应PID控制较传统PID控制具有更好的响应速度和鲁棒性,为水温控制系统提供了新的控制策略。     

模糊-PID控制在隧道窑温度控制系统中的应用

针对传统PID控制在隧道窑温度控制中自适应差、非线性、较大惯性、控制精度低等缺点,难以建立精确和确定的数学模型,影响控制参数的调整。而且常规PID的控制方式存在参数与被调参数耦合的情况,使得PID参数整定复杂,控制速度慢,系统超调量大。文中的模糊PID控制器总结操作经验,自然表述控制策略,无需建立精确的数学模型,结合PID的控制的确定性和模糊控制的智能性,采用模糊推理的方式实现PID控制参数的在线整定和优化,模糊控制适用于解决非线性系统的问题。隧道窑温度系统利用模糊-PID控制,通过控制变频电机调整燃气和助燃空气流量的大小来实时调整隧道窑的温度。在MATLAB中利用Fuzzy逻辑工具函数建立温度实验仿真模型,结果表明模糊PID控制实现了调节时间短、超调量小、使得控制系统稳定,克服了传统PID控制的缺点。     

一种基于PD与模糊复合控制的船舶航向变结构控制器

对一种PD控制器和模糊控制器有机结合的船舶航向复合控制方法进行了研究。该方法利用PD控制器的快速性和模糊控制器的鲁棒性进行船舶航向控制,以解决PID控制器在高频干扰下难以保持航向以及普通模糊控制器不能同时兼顾大角度转向控制和小角度航向保持性能要求这两个问题。文中论述了系统结构和控制方法,仿真试验证明了该方法的合理性和有效性。     

鲁棒PID控制算法在聚丙稀反应过程中的应用研究

应用一种简单而鲁棒性较强的鲁棒PID控制算法,即将模型输出上下界和统计的两种辨识方法应用到聚丙稀反应过程带有滞后环节对象的鲁棒辨识中,将所得的PID控制器参数区间和MinMax算法相结合来进行PID参数整定。仿真实验结果表明该算法具有良好的控制效果。最后分析、设计和实现了该算法。     

PID控制技术及其参数整定方法

详细分析了PID控制常用的参数整定方法,并给出了基于Simulink Response Optimization的最新的参数整定方法,最后给出了基于专家经验的的智能调参技术.     

基于动态分阶势场法的船舶自动避碰系统

为使船舶在多船避让环境下适应航行环境的变化并自动复航,提出基于动态分阶势场法的船舶自动避碰系统。该系统基于动态势场避障规划算法,利用模糊综合评价法量化船舶碰撞危险度;依据《国际海上避碰规则》确定本船在不同会遇局面下的避让行动,并据此对斥力势函数进行调整。该系统将本船的避碰过程划分为航迹保持、避让和复航3个阶段,根据不同阶段的要求构建动态分阶势场;利用动态分阶势场法对船舶的航行环境进行建模,进而生成恰当的航向指令;利用自动舵产生舵角指令控制船舶完成避让、复航和航迹保持。仿真结果表明:该自动避碰系统可以引导船舶完成既定的避让行动,并能使船舶在安全会遇距离上驶过;该系统可以适应航行环境的变化,且具备航迹保持能力。     

分布式遗传的船舶航向神经网络优化控制

针对海上风浪环境对船舶航行的干扰，利用遗传神经网络优化算法设计船舶航向控制器。利用分布式遗传算法（distributed genetic algorithm,DGA）并结合模拟退火算法对常规遗传算法(genetic algorithm,GA)进行改进。利用改进的GA对径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络进行优化。利用优化的RBF神经网络对系统不确定项进行逼近，并对控制输入进行补偿实现抗饱和控制。利用三阶干扰观测器对外部扰动实时跟踪并反馈到滑模控制器(sliding mode controller,SMC)设计中。借助SMC设计并结合李雅普诺夫稳定性理论推算出船舶运动控制律，实现船舶运动优化控制。通过实验验证了本文设计的控制器性能较现有的模糊PID控制器和神经网络SMC优越，系统达到稳定的时间短，平均超调量小。     

基于线性自抗扰控制的船舶航迹积分滑模控制器

为解决欠驱动船舶航迹直线和曲线跟踪控制问题,选取能解决航向不稳定等非线性问题的Bech模型,借助双曲正切函数,构造期望艏向方程,将航迹控制问题转化为航向控制问题。设计3阶跟踪微分器,对期望艏向及其微分信号进行精确提取。采用变结构积分滑模面函数设计非线性误差反馈控制律,加快系统收敛速度,提出基于线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)的船舶航迹积分滑模控制器。该控制器的线性扩张状态观测器对系统内外总扰动进行在线估计与实时补偿;引入Hurwitz多项式,减少需整定的参数。仿真结果表明,航迹收敛快速准确,无超调,对外界干扰具有较强的鲁棒性。控制器参数具有一定的普适性,故其适用范围广。     

自适应PID控制器的冷却水温度控制系统

笔者分析了自适应ＰＩＤ控制器参数自整定的工作原理，并介绍了将其用于主机冷却水温度控制系统中的研究结果。     

电液伺服模糊控制系统与MATLAB仿真

以模糊控制为基础 ,提出了一种用于电液伺服系统的复合模糊控制器。该控制器具有模糊控制的灵活性、适应性 ,同时又具有较高的稳定性 ,可明显提高伺服系统的控制效果。利用 MATLAB的SIMULINKT和 Fuzzy Toolbox实现了伺服模糊控制系统的计算机仿真。实验表明 ,系统稳态精度高 ,动态响应速度快 ,超调量小 ,满足了伺服系统的性能要求     

船舶混合动力系统双向DC/DC变换器模糊PID控制

为提高船舶混合动力系统中双向DC/DC变换器的性能，通过分析混合动力系统工作模式，设计出船舶混合动力系统双向DC/DC变换器仿真模型.基于此，提出该变换器模糊PID控制方法.采用单个模糊PID补偿环节实现了Bi Buck/Boost DC/DC变换器的稳定输出.仿真结果表明：模糊PID控制能有效提高系统抗干扰能力，保证双向DC/DC变换器具有良好的动态性能和稳态性能.     

船舶空调热舒适控制策略

针对传统船舶空调PID控制动态性能和抗干扰能力弱的缺点,设计一种将PID控制与模糊理论相结合的模糊PID控制。利用MATLAB,分别对传统的PID控制、模糊控制和模糊PID控制进行仿真比较,发现模糊PID控制具有控制精度高、超调小、波动小、动态响应快的特点。船舶航行于复杂的环境中,舱室内热舒适温度随着外界环境变化需不断调整,对船舶空调温度控制系统采用模糊PID控制可以精确、快速地使船舶舱室达到热舒适的状态。     

面对数据丢包的船舶航向保持网络预测控制器

针对网络控制系统中存在的数据丢包问题,使用一种带有常值补偿机制的广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)算法设计船舶航向保持的网络预测控制器.首先,利用TrueTime工具箱仿真使用传统GPC算法设计的船舶航向保持的网络预测控制器.然后,考虑数据丢包对船舶航向保持的网络控制系统造成的影响,使用带有常值补偿机制的GPC算法设计一种新的船舶航向保持的网络预测控制器并进行仿真.仿真结果表明,在数据丢包情况下,采用新方法设计的控制器可以减少船舶航向调节时间,从而改善船舶航向保持的网络预测控制器的控制效果.