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.     

一种模糊自整定PD航向控制系统的设计

基于传统的PID自动舵很难有效控制船舶航向,本文提出一种模糊自整定PD参数自动舵,在线实时调整PD参数控制实船模型。经过计算机仿真试验得到了较之PID自动舵和模糊控制自动舵更好的控制效果,既具有较高的控制精度,也有较快的响应时间,鲁棒性也明显提高,这验证了该自动舵设计的合理性。     

四旋翼无人机模糊PID控制器设计与仿真

设计了一种基于模糊PID算法的四旋翼无人机控制器,主要针对传统PID控制器在使用过程中存在参数调整困难问题,根据模糊规则和模糊推理理论对四旋翼无人机的控制参数进行自整定调节,找到最优解。文中首先采用牛顿-欧拉法在混合坐标系下建立四旋翼无人机的动力学模型;然后利用模糊规则在传统PID控制基础上设计模糊PID控制器。最后借助MATLAB仿真工具进行相关的试验验证。数值仿真结果表明：设计的模糊PID控制器能够使被控对象更加快速地达到预期值。     

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。     

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。     

基于径向基函数神经网络的船舶航迹自抗扰控制

针对常规非线性自抗扰控制（nonlinear active disturbance rejection control,NLADRC）技术在船舶航迹控制中存在的参数整定难、抗干扰能力差的问题，搭建船舶三自由度MMG数学模型，设计船舶航迹NLADRC系统。利用径向基函数（radial basis function,RBF）神经网络对系统进行辨识，使网络输出逼近系统输出。根据辨识信息自适应整定对系统整体控制效果影响较大的两个参数，提出基于RBF神经网络的船舶航迹NLADRC系统。仿真结果表明，参数的自适应整定能加快系统收敛速度，大幅减小超调量，对外界环境具有更强的鲁棒性。神经网络对NLADRC的优化，使其控制性能得到提升。     

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。     

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。     

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.     

模糊免疫自适应PID控制在封水泵流量控制中的应用

为提高封水泵流量控制的智能化、稳定性和高效性,在分析封水泵工作原理的基础上,设计一种基于西门子的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的模糊免疫自适应比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制器.利用MATLAB对控制器仿真,结果表明该控制器具有较好的快速性、鲁棒性和稳定性,实际控制效果良好.     

基于模糊-PID的并联机器人控制策略研究

建立了并联机器人基于关节(支路)模型的分散控制系统,在通过比较PID控制算法和模糊控制算法各自优缺点的前提下,确定了并联机器人Fuzzy-PID控制策略,应用VC 设计了控制算法验证程序,结果表明该控制算法取得了较好的控制效果。     

电渣重熔PID闭环控制系统的研究

电渣重熔冶炼过程自动控制环节,在理论研究上是建立在被控对象的线性、定常数学模型的基础上的。但是对于电渣重熔冶炼过程控制对象模型是一个多变量、非线性、强耦合的特点,在根本无法建立较为准确的数学模型的情况下,采用数字PID控制器模块,可实现参数自整定功能。     

基于MATLAB的波浪补偿平台动力学分析

为提高具有波浪补偿能力的船舶起重机的作业能力和工作稳定性,基于波浪补偿平台工作原理设计一种电动自动补偿控制系统,对船舶升沉运动展开动力学建模与动力学分析。用PID算法对建立的波浪补偿平台展开运动轨迹跟踪。利用MATLAB进行轨迹跟踪仿真发现,PID控制系统具有良好的灵敏性和稳定性。     

模糊控制技术在双容水箱液位控制中的应用研究

通过建立系统的组态工程和开发组态画面,根据模糊PID控制规则编制MCGS模糊控制脚本程序,将模糊控制方法应用到双容水箱液位控制系统,并通过系统实时曲线显示结果验证了算法的控制效果.结果表明,模糊PID控制器的设计方案是成功的,液位控制系统不仅具有良好的动、静态品质,而且具有较强参数时变的适应能力.     

基于改进K中心点聚类的船舶典型轨迹自适应挖掘算法

针对目前船舶典型轨迹的挖掘多以轨迹段作为基本单元,导致聚类对象较为复杂且聚类参数难以确定的问题,本文提出一种基于改进K中心点聚类的船舶典型轨迹自适应挖掘算法。算法以轨迹点作为聚类对象,分析船舶的航速、航向特征并对轨迹点进行压缩;将分段均方根误差引入K中心点聚类算法,实现聚类参数的自适应选择;提取其中的聚类中心点作为轨迹特征点,得到不同类别船舶的典型轨迹。以天津港主航道船舶自动识别系统（automatic identification system, AIS）数据为例,基于地理信息系统平台ArcGIS实现聚类结果的可视化展示。实验结果表明,运用该算法得到的船舶典型轨迹与实际相符,自适应程度较高。研究结果对于辅助船舶轨迹异常检测及挖掘海上交通特征具有重要意义。     

能实现垂直缠绕攀爬的蛇形机器人

垂直缠绕攀爬的蛇形机器人是基于模块化的P_R(pitch_roll)关节,以串行总线舵机作为关节驱动装置,其控制系统采用协调级和执行级配合的二级结构,以空间三连杆组成的蠕动爬行作为基本步态,实现了蛇形机器人具有垂直缠绕攀爬的功能。     

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。