船舶动力定位系统的模糊PID控制器设计.doc

摘要:自古以来人类生活与海洋有着不可分割的联系，在科技发展迅速的今天，船舶发展也倍受重视。船舶与海洋的联系一直是建立在锚的基础上的，可是锚毕竟有长度，因此，不借助锚泊的动力定位系统就在这个背景下产生了。现今，动力定位技术是研究热点之一，研究学者们提出了不同的方法来设计动力定位控制器。本文主要是将模糊PID控制器的设计应用到船舶动力定位之中，并与模糊控制和PID控制算法进行对比。

论文首先对船舶动力定位系统建立出三自由度模型，通过分析海洋环境干扰模型及推进器模型，建立起最终的船舶模型，并将模型转化为二阶传递函数。然后对船舶动力定位系统进行模糊PID控制器的设计，通过MATLAB仿真，选取合适的隶属度函数，得到较好的控制效果。最后再完成对船舶动力定位系统的计算机simulink仿真，分析原理及结果，并将模糊PID控制算法与PID控制和模糊PID控制进行了对比。通过研究对比发现，模糊PID控制拥有自学习能力而且可以将模糊控制中稳态误差的调节通过PID调节来完成控制。在论文最后得到的三种控制器的仿真曲线中，模糊PID与PID控制和模糊控制相比，具有更好的控制效果。

关键词：动力定位，模糊PID控制，三自由度，simulink仿真

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1选题目的与背景-1

1.2船舶动力定位发展现状-2

1.3本文主要内容-3

第二章 船舶动力定位系统模型建立-4

2.1引言-4

2.2船舶三自由度模型-4

2.3船舶模型-6

2.4 章节总结-7

第三章 模糊PID控制算法理论基础-8

3.1模糊控制的基本思想-8

3.2模糊控制的基本原理-9

3.3模糊控制器的设计步骤-9

3.3.1模糊控制器的设计原则-9

3.3.2模糊控制器常规设计步骤-10

3.4 本章总结-14

第四章 模糊PID控制器设计-15

4.1PID控制器的设计-15

4.2模糊控制器的设计-16

4.3模糊PID控制器的设计-18

4.4 章节总结-21

第五章 基于MATLAB的simulink仿真研究-22

5.1PID控制仿真研究-22

5.2模糊控制仿真研究-22

5.3模糊PID控制仿真研究-23

5.4 章节总结-25

第六章 总结与展望-26

6.1总结-26

6.2展望-26

参考文献-27

致    谢-28