基于参数自整定模糊PID的船舶控制
模糊参数自整定PID控制器在船载雷达伺服系统中的应用
Ｖｏ １ ． ２ ｌ
Ｎｏ ． １ ３
电子 设计 工程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ａ ｎ Ｅ ｎ ￣ ｉ ｎ ｅ ｅ
２ ０ １ ３年 ７月
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
模糊参数 自整定 Ｐ Ｉ Ｄ控制 器在船载 雷达伺服系
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａＳ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｍａ ｒ ｉ ｔ ｉ ｍｅ Ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌＤｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｅｎ ｍ ｔ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ ２ １ ４３ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ｒ ａ ｄ ｒ ａ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｐ Ｉ Ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｕ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ， ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｔ ｕ ｎ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｏ ｐ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ’ ｔ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ
模糊自适应PID参数自整定控制器的研究
２ 模 糊 ＰＤ控 制器 的设 计 Ｉ 由 于 ＰＤ 控 制 器 的参 数 比较 难 整定 ， 对 这一 问题 ， 文 设 Ｉ 针 本
计 了模 糊 ＰＤ控 制 器 ， 普 通 的 ＰＤ 控 制 相 比 ， 具 有 易 于 对 Ｉ 与 Ｉ 它 不 确 定 系统 或 非 线 性 系统 进 行 控 制 、对 被 控 对 象 的 参 数 变 化 有 较 强 的鲁 棒 性 、对 外界 的干 扰 有 较 强 的抑 制 能 力 等 特 点 。 模 糊
张 燕 红 （ 州工 学院 电子信 息与 电气工程 学院 ， 苏 常州 ２ ３ ０ ） 常 江 １ ０ ２
摘
要
当控 制 系统 中的被 控 对 象存 在 纯 滞后 、 变 或 非 线 性 等 复 杂 因素 时 ， 通 的 ＰＤ控 制 器 的 控 制 效 果 很 难 达 到 较 好 的 时 普 Ｉ
近年来 ，Ｉ ＰＤ控 制 及 其 相 应 的 改 进 型 的 ＰＤ 控 制 已经 被 广 Ｉ 泛 地 应用 于各 个 领 域 中 ，但 是 当控 制 系统 中 的被 控 对 象 存 在 非 线 性 、 变 性 和 不 确 定 性 等 因素 ， 用 常 规 ＰＤ 控 制 ， 难 达 到 时 采 Ｉ 很 较好 的控 制 效 果 ， 且 在 ＰＤ控 制 器 中 ， 数 的 整 定 也 一 直是 比 而 Ｉ 参 较 困 难 的 ， 其 是 被 控 对 象 的 参数 发 生 变化 的 时候 ， 前 的 ＰＤ 尤 之 Ｉ 控制 器 的参 数 很 难适 应 新 的变 化 的被 控 对 象模 型 ， 因此 。 针对 这
控 制 效 果 ， 对 这 一 问题 ， 用模 糊控 制 和 自适 应 控 制 的知 识 ， 计 了模 糊 自适 应 ＰＤ 参 数 自整 定控 制 器 ， 控 制 器 的 比 针 应 设 Ｉ 此 例 系数 、 分 系数和 微 分 系数 可根 据 模 糊 推 理规 则进 行 在 线 调 整 。仿 真 结 果表 明 ， 积 该控 制 方 法 提 高 了 系统 的 动 、 态特 性 ， 静
基于模糊自整定PID参数控制器的设计
整 定 等 缺 点 ． 果 能 实 现 Ｐ Ｄ控 制 器 的参 数 在 线 如 Ｉ 自整 定 ， 么 就 进 一 步 完 善 了 Ｐ Ｄ控 制 器 性 能 ， 那 Ｉ 以适应 控 制 系统 的参 数 变 化 和 工 作 条 件 变化 ． 其
控 制 器结 构 如 图 １ 示 ． 所
１ ２ Ｐ Ｄ参 数 自 整 定 原 则 ． Ｉ
其中 “ ｋ （ ）为 控 制 器 输 出 量 （ 制 量 ） ｅ ｋ 控 ，（ ）
差 的 绝对 值 及 误差 的变 化率 完 全 可 以表 示 出 系统
的整 个 响应 过 程 ． 增 加论 域 中元 素 的个 数 ， 而 即把 等 级 分得 过 细 ， 于 模糊 控 制 显得 必要 性 不 大 ． 对 所 以选择 Ｉ 及 ｅ 作 输入 语 言变 量 ， ｐ、 ｉ Ｋ Ｉ ｃ ｅ Ｋ 、 ｄ作 为 输 出语 言 变 量 ， 用单 值 模糊 产 生 器 ． 过减 少 采 通 论 域 的取 值 ， 少 工 作量 ， 高 实时 性 ． 减 提
文献 标识码 ：Ａ
中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ ． Ｐ２ ３ ２
常 规 的 Ｐ Ｄ控 制 器 结 构 简 单 、 于 实 现 且 能 Ｉ 易 满 足大 量 工业 过 程 的要求 ， 有 一 定 的 鲁棒 性 ． 具 但
它 主 要 控制 具 有 确 切 模 型 的线 性 过 程 ， 实 际 生 而
１ ３ 各 变 量 隶 属 函数 的 确 定 ．
１ 模 糊 Ｐ Ｄ控 制 器 的 设 计 Ｉ
１ １ 模 糊 ＰＤ控 制 器 的结构 ． Ｉ
由图 １ 糊 系 统 结 构 图 可 见 ， 模 糊 系统 是 模 此
采 用计 算 机 实 现 的 Ｐ Ｄ控 制 算 法 ， 离 散 Ｉ 其
船舶动力定位系统模糊PID控制算法研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｚ ｙ ＰＩ Ｃｏ ｒ ｌＡｌ ｏ ｉｈ ｆ ｓ ａ ｃ ｎ Ｆｕ ｚ Ｄ ｎｔ ｏ ｇ ｒ ｔ ｍ ｏ
维普资讯
第 ３卷 第 ４期 ２０ ０ ８年 ８月
中 国
舰
船
研
究
Ｖ １３ Ｎ ． ｏ． ｏ ４
Ａｕｇ ２ ０８ ． ０
船 舶动 力定 位系统模糊 Ｐ Ｄ控制算法研究 Ｉ
徐 阳 俞 孟 蕻
江 苏科技 大 学 电子信 息 学院 ， 江苏 镇江 ２ ２ ０ １０３
Ａｆｅ ｎ ｌ ｚｎ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｏ Ｄ ｏ ｔｏ ｎ ｕ ｚ ｏ ｔｏ ，ｔ ｅ ｉ ｆ ｎｃ ｆｔ Ｉ ａ ａ ｅ ｔ ｒａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆＰＩ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｆ ｚ ｙ ｃ ｎｒ ｌ ｈ ｎ ｌ ｃ ｕｅ ｅ ｏ ｈｅ Ｐ Ｄ ｐ ｒ ｍ — ｔｒ ｈａ ｇ ｎ ｓ ｓｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｅ ｇ ｃ ｎ ｅ ｏ ｙ ｔｍ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｗａ ｏ ｓｄ ｒ ｄ． Ｒｅｅ ｒｎ ｏ ｔ ｅ ｉ ｅ ｌｏ ｕ ｚ ｏ ｔｏ ，ｔ ｅｍ ｅｈ ｆ ｒｉｇ ｔ ｈ ｄ ａ ｆｆ ｚｙ ｃ ｎｒ ｌ ｈ ｔ 一
问 题 。
部分 是 船 舶 的高 频 运 动 （ ． ０ ３～１ ６ ｒｄ ｓ ， ． ａ ／ ） 它 统 ， 制器 也 不控 制 这 部 分 的运 动 。因 为这 部 分 控
是 由一 阶波 浪 引起 的 ， 这部 分 运 动 不 反馈 控 制 系 运 动仅 造成 船舶 的振 荡 ， 会造 成船 舶 的位移 ； 不 第 பைடு நூலகம்
模糊PID参数自整定控制器的设计
０ 引 言
构 框 图如 图 ２所示 。
目前 大部分 控制 系统 的分析 和设计 方法 都是 基 于 被 控对 象 的熟悉模 型 已 知 ， 或通 过 实 验 或 通过 辨 识 方 法 能 够获取 等前 提条件 ， 但是 随着 现代工 业 的发展 ， 人 们 在工 程实践 中发现 ， 于有些 复 杂 的系统 ， 对 要想 获取 它 的精 确模 型几乎 没有 可 能 ， 时就 无 法 用 传统 控 制 这 方法对其 进行 控制 。但 是人 们 可 以凭借 多年 的工 作 经 验， 把控制 的方法总结成带有模糊性质 的 、 自然语言表 用 达 的操作规则 ， 以此来 实现对这些系统的有效控制 。 模糊 控制 即模 拟人类 凭经 验和 常识 利用模糊 规 则 进行 推理 并利用 系统 进行 实现 的控 制过程 。模糊 控 制 过程 不依 赖于 被控对 象 的精 确数 学 模 型 ， 是 以 人 的 而 实际 操作 经验作 为基 础 ， 把 人 的 智能 控 制 和 控 制 系 是 统结 合到 一起 ， 因此模 糊控 制属 于智 能控制 领域 。
模 糊 Ｐ Ｄ 参 数 自整 定 控 制器 的设 计 Ｉ
兰艳 亭 ，陈 晓栋
（ 中北 大 学 信 息 与 通信 工 程 学 院 ， 山 西 太 原 ００５ ） ３ ０ １
摘 要 ：将 模 糊 控 制 理 论 与 经 典 的 ＰＤ 控 制 理 论 结 合 ， 以锅 炉 温 度 控 制 系 统 为 例 ，设 计 了 一 种 模 糊 Ｐ Ｄ 参 数 Ｉ Ｉ 自整 定 控 制 器 。 仿 真 结 果 表 明 ，和 常 规 ＰＤ 控 制 器 相 比 ，所 设 计 的 模 糊 ＰＤ 控 制 器 改 善 了 温 度 控 制 系 统 的 Ｉ Ｉ 动 态性 能 ．提 高 了系 统 的 鲁 棒 性 。
基于遗传整定的主动悬架模糊PID控制设计
－， ｅｉｎｎ ｅ ｉ ｅａｔ ｅ ｕｐ ｎｉｎｓｓ ｍ ｏ ｔ ｌ ｄｂ ｆ ｚｙＰ ＤＴ ｋｎ ｏｅ ｑ ａ ｅ ｅ ｉ ｅｗ ｔ 厂 ｄ ｓ ｉ ａｖｈｃ ｃ ｖ ｓｅ ｓ ｙｔ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｕｚ Ｉ ．ａ ｉ ａ ｎ － ｕ ｒ ｒ ｈｃ ｉ ０ ｇ ｇ ｌ ｉ ｓ ｏ ｅ ｏｅ ｇ ｔ ｖ ｌ ｈ
ｔ ｎ ｂ ｏ ｔ ｇ ａ ａ ｔ ｅ ｓ ａｉ ｇ ｍ ｔ ｏ ｏ ｄ ｔｒ ｎ ｅｅ ｔ ｅｐｒ ｂ ｉ ｔ ． ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｈ ｄ ｍｏ ｓｒ ｅ ｉ ， ｙ ａ ｐ ｉ ｐ ｉ ｃ ｌ ｈ ｄ ｔ ｅ ｅ ｍｉ ｅ ｓ ｌ ｃｉ ｏ ａ ｌ ｙＳ ｍｕ ａ ｉ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔａ ｓ ｏ ｄ ｎ ｄ ｖ ｎ ｅ ｖ ｂ ｉ ｏ ｔ
Ｌ Ｕ ｎ － ｕ ｎ ， ＡＯ Ｘｉ ｎ ， Ｉ Ｈｏ ｇ ｇ ａ ｇ ＸＩ ａ ｇ ＣＨＥＮ Ｓ ｉ ａ ， Ｕ Ｓ ｎ ｌ ， ＡＮＧ ｎ ｈ— ｎ Ｌ ｅ －ｉ Ｗ ｎ Ｄｏ ｇ
（ ｃｏ ｌ ｆ ｕｏ ｏ ｉ ｎ ｒｆｃ ｎ ｉ ｅｉｇＪ ｎ ｓ ｎｖ ｒ ｔ，ｈ ｎｉｎ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｏ ｔｍ ｂｌ ａ ｄＴａｆ ｇ ｅ ｒ ，ｉ ｇｕＵ ｉ ｓ ｙ Ｚ ｅｊ ｇ２ ２ １ ，ｈｎ ） Ａ ｅ ｉＥ ｎ ｎ ａ ｅｉ ａ
机 械 设 计 与 制 造
３ ２ 文章编号 ：０ １ ３ ９ （０ １０ — ０ ２ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）８０ ３ — ２ Ｍａ ｈｉｅ ｙ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｓｇ ＆ Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕｅ
基于模糊规则参数自整定PID控制器的仿真研究
Ｋｅ ｒ ｓ Ｐ Ｄ ｏ ｔｏｌｒ ｕ ｚ ｕｅ ，Ｓ ｌ—ｄ ｓｉｇ，Ｓｍｕａｉｎ ｙ ｗｏｄ ： Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ，Ｆ ｚｙｒ ｌｓ ｅｆａ ｊ ｔｎ ｅ ｕ ｉ ｌｔ ｏ
比例 、 分 、 分控 制 简 称 Ｐ Ｄ 控制 ， 积 微 Ｉ 以其 结 构 简单、 稳定 性好 、 靠 性 高 、 用 中不 需 精 确 的系 统 可 使
ｒｃ ．Ｔｈ ａ ｅ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅｄ ｓｇ ｆｐ ｒｍｅｅ ｕ ｏｔ ｎｎ Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｚ ｕｅ ，ｏ —ｉｅａ ｊｓｍｅ ｔｏ ａｙ ｅｐ ｐ ｒｆ ｃ ｓ ｄｏ ｈ ｅ ｉｎｏ ａａ ｔｒａ ｔ—ｕ ｉｇ Ｐ Ｄ ｏ ｔｏｌ ａ ｅ ｎ ｆ ｚｙ ｒ ｌｓ ｎ ｌ ｄｕ ｔ ｎ ｆ ｅ ｎ ＰＩ ｐ ｒｍｅｅ ｓｃ ｒｉｄ ｏ ｙ ｕ ｉｇ ｆ ｚｙ ｔ ｅ ｒ ｏ ｅｔｂ ｉｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｆｒＰＩ ｐ ｒ ｍｅｅ ｄｕ ｔ ｎ ．Ｔｈ ｉ ｌｔ ｎ ｉ Ｄ ａａ ｔｒｉ ａ ｒ ｎ ｂ ｓｎ ｕ ｚ ｈ ｏ ｙ ｔ ｓａ ｌ ｏ ｔｏｌ ｏ Ｄ ａ ａ ｔｒａ ｊｓｍｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅｓｍｕ ａｉ ｓ ｏ
作 为一 门新兴 的理 论 和 技 术 ， 是 传 统 控 制发 展 的 它 高级 阶段 ， 主要 用 来 解决 那 些 用 传 统 方 法 难 以解 决 的复 杂 系统 的控 制 ， 模糊 控 制 作 为 智 能 控 制 的典 型 代表被 广 泛采 用口 。模糊 控 制是 以模糊 数学 及模 糊 ］ 逻 辑 为基 础 的一 种 计 算 机 控 制 ， 一 种 非 线性 的智 是 能控制 。模 糊控 制 对被 控对 象不 需要 建立 精确 的数 学模 型 ， 只需根 据人 的经 验 、 模拟 人 的逻辑 推理 对被
模糊控制和参数自整定PID设计
Ｎ Ｂ ＮＭ
ＮＳ
Ｐ Ｍ
Ｐ Ｍ
Ｐ Ｍ
பைடு நூலகம்
Ｐ Ｓ
Ｚ Ｅ
Ｎ Ｓ
ＮＳ
用数学推理难以确定其精确 的数学模型。 这时提出的模糊控制方法极 大地 满 足 了人 们 的要 求 。 模糊 控 制 器 无 需 知 道 被 控对 象 的精 确 的数 学 模 型 ． 全 以 人 的控 制 经 验 为设 计 依 据 ， 完 更加 易于 为 设 计 者所 接 受 。 更 为 主 要 的是 。 论 是 线 性 系统 还是 非 线 性 系 统 ， 用 模 糊 控 制 器 都 能 无 采
等． 因此 研 究倒 立摆 的 意 义 深远 。 模 糊 控 制 是 最近 才发展 和 成 熟起 来 的 一种 控 制 方 法 ， 糊 控 制 以专 家经 验 知 识 库 为 基 础 ， 拟 人 的 思 维 ， 模 模 对被 控 对 象进 行 智 能 化 控 制 ， 将 模糊 控 制 应 用 到倒 立摆 控 制 中往 往 比传 统 的 ＰＤ控 制 要 优 越 。 本 文 以一 阶 倒 立摆 为被 控 对 象 ， 细 研 究 了模 糊 控 制 对 高 度非 线 性 不稳 系统 的 Ｉ 详
控制方法。
【 ｓｒｃ］ｕｚ ｏ ｔ ｌｉ ａｋｎ ｆｃｎｒｌｔａ ｅ ｅｅｏｅ ｅｅｔ ，ｔｂ ｓｄＯ ｈ ｘ ｅｔｅｐｒ ｎｅｋ ｏ ｌｄｅ ｄｔ ａｅｔｉ ｉ ｔｓ ＡｂｔａｔＦ ｚｙｃｎｒ ｓ ｉｄ ｏ ｏ ｔ ｈ ｔ ｔ ｖｌ ｄｒｃ ｎ ｙ ｉ ａｅ ｎ ｔｅｅｐｒ ｘ ｅｉ ｃ ｎｗｅ ｇ ａａｂｓ ， ｍｔ ｅ ｏ ｏ ｇ ｄ ｐ ｌ ｅ ｉ ａ
得 到很 好 的 控 制效 果 ， 有 比较 良好 的 鲁 棒稳 定 性 和 动 态性 能 。 具 模糊 控 制 器 的设 计 主 要 以 人 的控 制 经 验 为 依 据 ， 据 输 入 量 的 变 根
基于参数模糊自整定PID温度控制系统
模 糊 控 制 器 取 代 串级 Ｐ Ｄ控 制 器 可 以 获 得 更 佳 的 Ｉ 控 制效 果 。
１ 工艺 流 程 简 介
该 Ｐ Ｃ聚 合装 置采 用 目前 世 界 上先 进 的工 艺 Ｖ
生产 技术 ， 主要 工艺 过 程如 下 ： 用无 离子 水和 单体 采
同 时加 入 ， 当加 料结 束 时 ， 始 升温 、 拌 ， 开 搅 反应 开始
ｔ ｌ ｒ ａ ｅ ｏ Ｆ ｚ ｙ ｏ ｔ ｌ ｈ ｏ ｙ Ａ ｅ ｉｎ ｃ ｅ ｏ Ｉ ｐ ａ ｔｒ ｓ ｌ— ｒａ ｉ ｎ ｃ ｎｒ ｌ ａ ｅ ｏ Ｆ ｚｙ ｒ ｌ ｂ ｓ ｄ ｎ ｕ ｚ ｃ ｎ ｒ ｔ ｅ ｒ． ｄ ｓｇ ｓ ｈ ｍｅ ｆ Ｐ Ｄ ａ ｍｅｅ ｅ ｏｇ ｎ ｚ ｇ ｏ ｔ ｂ ｄ ｎ ｕ ｚ ｏｅ ｏ ｒ ｆ ｉ ｏ ｓ
控 制 器的 控 制 精 度 。
关键词 ：Ｖ 模糊控制 ； Ｐ Ｃ； 串级 ｐ Ｄ控 制 ； Ｉ 自适 应
中 图分 类 号 ： Ｐ ７ ＋ ５ Ｔ ２３ ． 文献 标 志 码 ： Ｂ
Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ｍ ｅ ａ ｕｒ Ｃｏ ｔ ｏ Ｓ ｓ ｅ ｓ ｄ ｏ ＰＩ Ｓｅｆ ｒ ａ ｉ ｉ ｇ Ｆｕｚ ｙ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｄ ｌ－ｏ ｇ ｎ ｚ ｎ ｚ
摘 要 ： 对 Ｐ Ｃ聚 合 釜 釜 内温 度 控 制 系统 的 大 时 滞 、 线 性 等 特 点 和 目前 采 用 釜 内温 度 串 针 Ｖ 非
基于参数自整定模糊PID的船舶控制
（ ） Ｉ 较 大 时 ， 较 大 的 助 与 较 小 的 ， 系 １当 Ｉ ｅ 取 使 统具 有 较好 的跟 踪性 能 ， 时为 避 免 出 现较 大 的超 调 。 同 应 对积 分作 用加 以限制 ， 常取 ｋ ＝０ 通 ｉ ；
图 ２ Ｅ 和 Ｅ 的 隶 属 函 数 Ｃ
（） Ｉ 处 于 中等 大 小 时 ， 使 系统 响 应 超 调较 ２ 当 Ｉ ｅ 为
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技
变量 的论 域均 取 “ （ ） 中 （ ， （）零 （ ）４种 ， 大 Ｂ ， Ｍ）小 ｓ ， ｚ ” 并 将其量 化 到 区域 （ ， ） Ｏ ３ 内。输 入 输 出 变 量 的 隶 属 函数 曲线 如 图 ２ 图 ３所示 。 、
曲线 和舵 角变 化 曲线 如图 ４和 图 ５所示 。通过 观 察 ， 实 际输 出航 向可 以较 快地 达 到设 定 航 向， 乎无 超 调 量 ， 几
ＰＤ控制 两 者结 合 起 来 ， 长避 短 ， 能 更 好 适 应 控 制 Ｉ 扬 就
系 统的 参 数变化 和工 作 条 件 的 变 化 。采 用 参 数 自整 定
模糊 ＰＤ 自动 舵 对 环 境 的适 应 能 力 强 ， 随机 的 环 境 Ｉ 在
中可 以在 线 调 整 ＰＤ 控 制 的参 数， ２ 在船舶 航 向改 变 控制 中 ， 以得 到 实 际 输 出 航 可 向历时 曲线 及舵 角变 化 曲线如 图 ６ 图 ７所 示 ， 和 通过 观
值。
２ ２ 自整 定模 糊 ＰＤ控制 器的设 计 ． Ｉ （ ） 舶 运动 通过 改 变 航 向角 来 控 制 舵 角 ， 数 自 １船 参 整定 模糊 ＰＤ控制 器 为 一 个 二输 入 三 输 出的 自适 应 模 Ｉ 糊控 制 器， 控 制 原 理 图如 图 １所 示 。 该 控 制 器 是 以 其 航 向角偏 差 ｅ和偏 差变 化 △ ｅ作 为 输入 ， Ｉ 制 器 的 ＰＤ控 三个 参数 、 作 为输 出。 走、
模糊PID控温算法的具体实现（一）：参数自整定模糊PID算法概念
模糊PID控温算法的具体实现（⼀）：参数⾃整定模糊PID算法概念 上个学期已经基本上实现了PID的温控算法，为了撰写⼩论⽂，这个学期最先要做的事情就是实现模糊PID的温控算法。
模糊控制系统的构成与与常规的反馈控制系统的主要区别在于控制器主要是由模糊化，模糊推理机和精确化三个功能模块和知识库（包括数据库和规则库）构成的。
具体实现过程如下所⽰：(1)预处理： 输⼊数据往往是通过测量设备测量得到的⼀个具体数据，预处理就是在它们进⼊控制器前对这些数据进⾏分类，或性质程度的定义。
预处理过程也是量化过程，它是在离散空间中把输⼊数据划分为若⼲个数字级别。
例如，假设⼀个反馈误差为 4.5，误差空间是(-5,-4…4,5)，量化器会使它靠近离它最近的级别，四舍五⼊到 5。
称量化器量化的⽐例为量化因⼦。
量化过程是个削减数据量的⽅法，但是如果量化过于粗糙，控制器会振荡甚⾄失去平衡。
(2)模糊化 在进⾏模糊化时，需要确定模糊集论域中语⾔变量各值所对应的模糊⼦集的⾪属度函数。
⾪属度函数⼀般是根据操作者的经验初步确定，在调试开发甚⾄控制器运⾏中需不断修正和优化，以满⾜控制的要求。
⾪属度函数的形状很多，但是影响模糊控制器性能的关键因素是各模糊集覆盖论域的情况，⽽⾪属函数的形状在达到控制要求⽅⾯并⽆⼤的差别，为使数学表达和运算简单，⼀般选⽤三⾓形、梯形⾪属函数。
但⾪属函数的幅宽⼤⼩对性能影响较⼤，⾪属函数形状较陡时，引起的输出变化较剧烈，控制的灵敏度⾼；⾪属函数形状平缓时，引起的输出变化较缓慢，对系统的稳定性好。
因此，在选择⾪属函数时，⼀般在偏差较⼩或接近于零附近时，采⽤形状较陡的⾪属函数；⽽在偏差较⼤的区域采⽤形状平缓的⾪属函数，以使系统具有良好的鲁棒性。
⽽且在实际⼯作中，不应出现三个⾪属函数相交的状态。
⼀般，任何两个模糊⼦集的交集的最⼤⾪属度中的最⼤值取为 0.4~0.8 之间。
另外，⾪属函数的位置分布对控制性能也有⼀定的影响，当函数在整个论域平均分布时，控制效果并不好，因此，⼀般将零固定，其它模糊⼦集向零集靠拢，以达到较好的控制效果。
模糊自适应PID控制器参数整定的研究
数 Ｋ 、 分 系 数 Ｋ 和微 分 系 数 Ｋ 。ＰＤ参 数 模 糊 自整 定 是 找 出 积 Ｉ Ｄ Ｉ
ＰＤ 三 个 参 数 和偏 差 ｅ 偏 差 变 化 率 ｅ Ｉ 、 ｃ之 间 的模 糊 关 系 ， 系 在 统 运 行 中 通 过 不 断 检 测 ｅ和 ｅ ， ｃ 根据 模 糊 控 制 原理 来 对 ３个 参
１１ 模 糊 自适 应 ＰＤ参 数 控 制 策 略 ［ ． Ｉ １ 以 常规 ＰＤ 控 制 为 基 础 ， 用 模糊 推理 方 法 ， 据 不 同时 刻 Ｉ 采 根
的 ｅ和 ｅ ｃ对 ＰＤ参 数 进 行 在 线 自整 定 。按 照 这 种 思 想 构 成 的 Ｉ 控 制 系 统 由两 部 分 组 成 ，即 常 规 ＰＤ控 制 部 分 和 模 糊 推 理 的 参 Ｉ
器 ， 不 过 它 的 输 入 是 偏 差 ｅ和 偏 差 变 化 率 ｅ 输 出是 比例 系 只 ｃ，
积 分 环 节 作 用 系 数 Ｉ 的作 用 在 于 消 除 系统 的稳 定 误 差 。但 ＜ ｌ
Ｋ 过 大 ， 响 应 过 程 中 会 产 生 积分 饱 和 现 象 ， 而 引起 响应 过程 ． 在 从
调 节 精 度 。但 Ｋ 过 大 ， 生 超 调 量 和 振 荡 ， 至 导 致 系 统 不 稳 产 甚 定 。 Ｋ 取 值 过 小 ， 会 降低 调 节 精 度 ， 响 应 速 度 变 慢 ， 而延 则 使 从
长 调节 时 间 ， 系统 静 态 、 使 动态 特 性 变 坏 。
数 校 正 部 分 ， 图 １所 示 。 糊 推 理 部 分 实 质 就 是一 个 模 糊 控 制 如 模
式 中 ｕ ｋ 为 系 统 的 第 ｋ采 样 周 期 时 的控 制 器 的 输 出值 ， （） ｅ
模糊PID参数自整定
模糊PID参数自整定PID控制器是最常用和常见的控制器之一，它可以用于自动控制各种系统。
PID控制器的参数调整对于系统的稳定性和性能至关重要。
传统的PID参数调整方法通常是基于数学模型进行的，然而，对于一些非线性或者不确定系统，数学模型的精确建立可能是困难的，甚至是不可能的。
因此，模糊PID参数自整定方法应运而生。
首先，模糊PID参数自整定方法需要建立一个模糊推理系统。
该模糊推理系统由模糊化、模糊规则库、模糊规则推理和解模糊化四个部分组成。
模糊化将系统的输入和输出转化为模糊集合，模糊规则库包含了一系列IF-THEN规则，用于描述输入和输出之间的关系。
模糊规则推理根据输入的模糊集合和模糊规则库进行推理，得到模糊输出。
解模糊化将模糊输出转化为实际的控制量。
然后，在模糊推理系统中，根据实际系统的特点，选择适当的输入和输出变量。
输入变量可以选择误差（error）、误差变化率（error change）和积分误差（integral error），输出变量可以选择PID参数的调整量。
接下来，需要定义模糊规则库。
模糊规则库是根据经验和专家知识定义的，可以包含多种规则。
例如，根据误差和误差变化率的值来决定PID参数的调整方向和幅度。
然后，进行模糊规则推理。
模糊规则推理使用模糊逻辑和模糊规则库中的规则进行推理，得到模糊输出。
模糊逻辑可以是“AND”，“OR”等，并且可以根据实际情况进行调整。
最后，进行解模糊化。
解模糊化将模糊输出转化为实际的控制量。
解模糊化可以使用常用的方法，例如加权平均法或者最大隶属度法。
总结来说，模糊PID参数自整定方法可以在没有精确模型的情况下，根据系统的实际情况进行参数调整。
通过建立模糊推理系统并进行模糊规则推理和解模糊化，可以得到适合系统的PID参数。
这样可以提高系统的稳定性和性能，并且减少了精确模型建立的困难和复杂性。
文献参考：1. Astrom, K., & Hagglund, T. (1995). PID controllers: Theory, design, and tuning. Instrument Society of America.2. Hyland, D., & Persis, C. D. (2001). A fuzzy control based approach to proportional-integral-derivative controller tuning. Automatica, 37(2), 183-195.。
静压驱动系统PID参数整定及其模糊自适应控制
１ ． 变量泵 ； ２ ． 定量马达 ； ３ ． 补油泵 ； ４ ． 溢流阀 ； ５ ． ６补油单向阀 ； ７ ． ８安全 阀； ９ ． 冲洗冷却 阀； １ ０ ． 溢 流阀 ； １ １ ． １ ２高 、 低压油路
图 １ 静 压 驱 动 系 统 原 理 图
１ 模型 的建 立
通 过 电液 比例 阀控制 变 量泵斜 盘倾 角 可 以达 到控制 定量 马达 的转速 及转 向的 目的 ，控制 原理 图如 图 ２
逻辑 实现 Ｐ Ｉ Ｄ参数的在线调整 ， 使 系统具有较好的 自适应能力和较 强的抗干扰性 。并在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ环境 下对其进行
了动 态仿 真 。 仿 真 结 果表 明 ， Ｎ Ｃ Ｄ优 化 法 的整 定效 果 较 好 ， 模 糊 自适 应 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 器的 性 能 优 于 常规 Ｐ Ｔ Ｄ控 制 器 。
所示。
图 ２ 控 制 原 理 图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ６ —１ ９
作者简介 ： 陈松 （ １ ９ ８ １ 一 ） ， 男， 江苏南通人 ， 南通航 运职业技术学 院交通工程系讲师 ， 硕士 。 ５ ８ 来自南通航运职业技术学院学报
啪
一
表 １ 相 关 系统 参 数
第 １ ２ 卷第 １ 期
２ ０ １ ３年 ３月
南通航运职业技术 学院学报
Ｊ Ｏ Ｕ ＲＮ Ａ Ｌ ０ Ｆ ＮＡ Ｎ Ｔ Ｏ Ｎ Ｇ Ｖ Ｏ Ｃ Ａ Ｔ Ｉ ＯＮ Ａ Ｌ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｓ ＨＩ Ｐ Ｐ Ｉ Ｎ Ｇ Ｃ ０ Ｌ Ｉ Ｊ Ｅ ＧＥ
Ｖｏ Ｉ ． １ ２ Ｎｏ ． １ Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
关键词 ： 静压驱动 ； Ｐ Ｉ Ｄ； Ｎ Ｃ Ｄ； 自适应
减摇鳍模糊参数自整定PID控制器设计及仿真研究
）Ｋ ） ＝ｐ ＋
微分 时 间 常数 。
１ ２ 模 糊 控 制 器 ．
＋ｄ ］ Ｔ
（） １
式 中 ： ， ， 分 别 是 比例 系 数 、 分 时 间 、 Ｋ 丁， 积
力 。将 模 糊 控 制 和 ＰＤ控 制 器 两 者结 合 起 来 ， 能 Ｉ 既
发挥 模 糊 控 制 的 灵 活 而 适 应 性 强 的 优 点 ， 具 有 又 Ｐ Ｄ 控制 精度 高 的特 点 ＿ 。 Ｉ ６ ｊ 船 舶 减摇 鳍 是一 种有 效 的减 少船 舶 在 风浪 中剧 烈横 摇 的 减 摇 装 置 。 由 于 船 舶 横 摇 复 杂 的 力 学 机 理 ， 立 精确 的数 学模 型 是 困难 的 ， 且 在 不 同 的海 建 并 况 下其 数 学模 型 是 变 化 的 ， 比如 在 船 舶 横 摇 角 度 较 小 时 ， 以 用 线 性 的模 型 描 述 ， 是 对 于 大 角 度 横 可 但
Ｆ ｚｙ控 制 器 设 计 思 想 ， 据 输 入 信 号 （ 差 信 号 ） ｕｚ 根 偏
的大小 和 方 向 以 及 变 化 趋 势 等 特 点 ， 过 Ｆ ｚｙ推 通 ｕｚ
理 做 出相 应 的决 策 ， 在线 整 定 Ｐ Ｄ参数 Ｋ Ｔ ， ， Ｉ ，， 以获得 最 佳 的控 制效 果 。
０ 引 言 ＰＤ控 制器 以其 结 构 简 单 、 作 性 能 稳 定 以 及 Ｉ 工
控 制精 度 高等 特 点 ， 已经 广 泛 应 用 于各 种 自动 控 制 系统 中 。但 是 ， 高 精 度 的控 制效 果 依 赖 于 控 制 对 其
和一 个 常 规 Ｐ Ｄ 控 制 器 组 成 ， 用 自 调 整 因 子 Ｉ 利
摘 要 以船 舶减 摇 鳍 控 制 系统 作 为 对 象 ， 用模 糊控 制 理 论 ， 出一 种 基 于 Ｆ ｚｙ推 理 的 应 提 ｕｚ ＰＤ 参 数 自整定 控 制器 ， Ｉ 完成在 线 ＰＤ 控制 器 参数 模 糊 自整定 的理 论 实现 。 并 且 在 考 虑船 舶 模 型 Ｉ 的非 线性和 不 同 浪 向下 ， 系统 进 行 了仿 真 。仿 真 结 果表 明 ， 常 规 Ｐ Ｄ 控 制 相 比 ， 于 Ｆ ｚｙ推 对 与 Ｉ 基 ｕｚ 理 的 Ｐ Ｄ参 数 自整定 控 制器 ， 有更 好 的控 制 效果 和更 强 的鲁 棒 性 。 Ｉ 具 关键 词 船 舶减 摇 Ｆ ｚｙ推 理 Ｐ Ｄ控 制 参数 自整 定 ｕｚ Ｉ 中图分 类号 Ｕ６ ４ ７ ６ ．
基于PLC的模糊PID船舶自动舵
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学 学 报
Ｖ０ ＿ Ｏ Ｎｏ． ｌ３ ４
Ｊｕ ｎ ｌｏ ｈ ｎ ｈ ｉＭａ ｔ ｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｆＳ ａ ｇ ａ ｒ ｉ Ｕ ｉｅｓｔ ｉ ｍｅ ｙ
Ｄｅ ｅ．２ ９ ｏｏ
文章 编 号 ： ７ １ ２—９ ９ （０ ９ ０ ．０ ７０ ６ ４ ８ ２０ ）４ ０ ５ —６
Ｊ ｎ ｈ ｎ ＩＢｅ ｓ ａ
（ ｒｆｃＥ ｇ ｅｒ ｇＤ ｐｒ ｅ ｔ ａ ｔ ｇＶ ｃｔｎｌ Ｔ ｃ ｎ ａ Ｓ ｉｐｎ ｏ ｅｅ Ｎ ｎ ｎ ｉ ｇｕ２６ １ ，Ｃ ｉａ Ｔａ ｎｉ ｅｉ ｅａ ｍ ｎ，Ｎ ｎｏ ｏａｏ ａ ＆ ｅｈ ｉ ｌ ｈ ｉｇＣ ｌ ｇ ， ａｔ ｇＪ ｎｓ ２ ００ ｈｎ ） ｉ ｆ ｎ ｎ ｔ ｎ ｉ ｃ ｐ ｌ ｏ ａ
ｓｏ ｓｔａ ｔｅｆｚ Ｉ ｕｏ ｔ ｅｒ ｇｇ ａ ｂｓｄｏ Ｌ ａａ ｔ ｓ ｅ －ｄｕｔ ｇ ａ ｏｄｐｏ ｐ－ ｈ ｗ ｈｔｈ ｚ Ｐ Ｄａ ｔ ｉ ｓ ｅ ｎ ｅｒ ａｅ ｎＰ Ｃ ｐｒｍｅ ｒ ｓｌ ａｊｓｎ ｓ ｏ ｒｍ ｔ ｕｙ ｍａ ｃ ｔ ｉ ｅ ｆ ｉ ｈ ｇ
ｅ ｔａｉｎ ｎ ｉｔｏ
０ 引 言
自动 舵是 船舶 操 纵 控制 的核 心设 备 ， 转舵 机 其
（ ｒｐ ￣ｏ ｎ ｇａ ｏ ｉｅｅ ｔ ｔ ｎ Ｉ 控 制 技 Ｐ ｏｏ ｉ Ｉｔ ｒｔ ｎ Ｄｆ ｒｎ ａｉ ，Ｐ Ｄ） ｎ ｅ ｉ ｆ ｉｏ 术 ， 过模拟 电子 电路 完成 ＰＤ功 能． Ｉ 通 Ｉ ＰＤ控制 技术
航行 的操纵性 、 济性 和安全 性． 经
自动控 制理论 和技术 的发展经 历 了 ３个 阶段 ： （） １ 经典 控 制 的 自动 舵 ． 个 阶段 的 自动 舵 采 这
基于模糊PID的水轮机调节系统的研究
FUJIAN DIAN LI YU DIANG ONG第28卷第2期2008年6月IS S N 1006-0170CN 35-1174/TM基于模糊PID 的水轮机调节系统的研究Study for Regulation System of Hydraulic Turbine Based on Fuzzy PID Control田传锋1，温步瀛1，林礼清2，林敏2（1.福州大学电气工程及其自动化学院，福建闽侯350108；2.福建水口水力发电有限公司，福建福州350001）摘要：建立了水轮机调节系统一次/二次调频的仿真模型；针对水轮机常规PID 调节系统不能在线自整定参数的问题,提出了基于模糊控制技术的PID 参数模糊自整定；仿真结果显示新控制策略效果更佳，更具鲁棒性。
关键词：水轮机调节系统；PID 调节；模糊控制；鲁棒性Abstr act:In this paper,a simulation mo del for the primary/secondary frequence regulatio n o f hydraulic turbine regulatio n system has been established.In o rder to overcome the sho rtcoming of the co nventio nal PID co ntroll system o f hydraulic turbine ，a new self -tuning fuzz y PID control method is proposed.The output of fuzzy reasoning can adjust PID parameter in the pro cess of control.Key Wor ds:regulation sy stem o f hydraulic turbine ；PID co ntrol ；fuzzy contro l ；robustness 中图分类号：TK730.4+1文献标识码：A文章编号：1006-0170（2008）02-0023-041引言水轮机调节系统中被控对象是一个时变、非线性和含非最小相位环节的复杂系统，很难用一个精确的数学模型表达［1］。
模糊 PID 自整定
模糊PID自整定控制算法简单理解模糊控制PID的参数自调整原理：CPU根据系统偏差（偏差＝给定－反馈），和偏差变化率（偏差变化率＝当前周期偏差－上周期偏差）查询相应的模糊控制表，得到Kp，Ki，Kd三个参数的整定值，然后进行PID运算，真正的运用到实际中也就是一张模糊控制查询表，然后就是查表了，也很简单，关键是表的建立还有专家经验的问题等。
单片机模糊PID自整定控制算法的实现及仿真作者：冯桂宁蒋翔俊引言由于液压伺服系统的固有特性(如死区、泄漏、阻尼系数的时变性以及负载干扰的存在)，系统往往会呈现典型的不确定性和非线性特性。
这类系统一般很难精确描述控制对象的传递函数或状态方程，而常规的PID控制又难以取得良好的控制效果。
另外，单一的模糊控制虽不需要精确的数学模型，但是却极易在平衡点附近产生小振幅振荡，从而使整个控制系统不能拥有良好的动态品质。
本文针对这两种控制的优缺点并结合模糊控制技术，探讨了液压伺服系统的模糊自整定PID控制方法，同时利用MA TLAB软件提供的Simulink和Fuzzy工具箱对液压伺服调节系统的模糊自整定PID控制系统进行仿真，并与常规PID控制进行了比较。
此外，本文还尝试将控制系统通过单片机的数字化处理，并在电液伺服实验台上进行了测试，测试证明：该方法能使系统的结构简单化，操作灵活化，并可增强可靠性和适应性，提高控制精度和鲁棒性，特别容易实现非线性化控制。
1、模糊PID自整定控制器的设计本控制系统主要完成数据采集、速度显示和速度控制等功能。
其中智能模糊控制由单片机完成，并采用规则自整定PID控制算法进行过程控制。
整个系统的核心是模糊控制器，A T89C51单片机是控制器的主体模块。
电液伺服系统输出的速度信号经传感器和A／D转换之后进入单片机，单片机则根据输入的各种命令，并通过模糊控制算法计算控制量，然后将输出信号通过D／A转换送给液压伺服系统，从而控制系统的速度。
该模糊控制器的硬件框图如图1所示。
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ａ 当 较 大 时 ，取较 大 的 与较 小 的ｋ ，使 系 ）
统具 有较 好 的跟踪 性 能 ，同时 为避 免 出现 较大 的超
过 于敏感 ，容易 引起 频繁 操舵 ，缺乏对 船 舶动 态特 性及海 况变 化 的适应 能力 ， 自适 应 自动 舵实 现成 本
调 ，应对 积分 作用 加 以限制 ，通 常取ｋ ； ０
ｂ ｓ ａ ｄ ｓａ ｉ ｔ ｎ ｈ ｒ ｎ ｉ ｏ ｒ ｃ ｄ ｒ ｉ ｎ ｕ ｅ ｆ ｏ ｃ ｌ ｔ ｎ ｃ ｎ ｂ ｅ ｕ ｅ ｒ ａ ｌ ｓｎ ｕ ｔ ｎ ｔｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｔａ ｓｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ｔ ｉ ｉ ｍｅ ａ ｄ ｎ ｍｂ ｒ ｏ ｓ ｉ ａｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｇ ｅ ｔ ｕ ｉ ｇ ｌ ｏ ｙ
ｐａａ ｔ ｒ ｏ ｌｎｅ Ｉ ｈ ｓ ｒ ｐ ｄ ｅ ｐｏ ｅ ｐ ｅ ａ ｄ ｉ ｌ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔ Ｔｈ ｃ ｎｔｏ ｓ ｓｅ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｎ ｉ ． ｔ ａ ａ ａ ｉ ｒ ｓ ｎｓ ｓ ｅ ｄ ｎ ａ ｌ ｔ ｅ ｖ ｒ ｈ ｏ ． ｅ ｏ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｈ ｓ ｓｒ ｎ ｏ ｔ ａ ａ ｔｏ ｇ ｒ —
维普资讯
ＣＭＵＩＴＮＳ Ｎ ＲＩＴＮＳＥ ｏ９ ・ 汔 车 与 船 舶 ＯＭＮＡＯＳＴ Ｄ ＤＡＯＩＵ ． Ｃ Ｉ Ａ Ａ Ｚ Ｉ Ｓ Ｎ１ ５
基 于 蓥数 自整定楱 糊Ｐ Ｄ的船舶控 制 Ｉ
于 风 卫
（ 岛 远 洋船 员学 院机 电系 ， 山东 青 岛 ２ ６ ７ ） 青 ６ ０ １
使控制 效果 难 以保证 。模 糊控 制 是建立 在人 工经 验
较 小 ，Ｊ应取 小 一 些 ，该情 况 下 ，Ｊ 的取 值 对 系 统 ］ ｝ 。 ］ ｝ 响应 影 响较大 。 的取值 要适 当 ； 与ｋ均 应 取 大些 ，同 时 为避 免 系统 在 设 定 值 附 近
基础 之上 ，无需 知道 控 制对象 的精确数 学模 型 ，具
根据受控过程 中对应 的不同 和 ｌ ，将ＰＤ Ｉ
参数 的整 定原 则归 纳 如下 ：
性 。传统ＰＤ Ｉ 控制 灵 活性 高 ，通 过调 节 比例 系数ｋ、
积分 系数ｋ和微 分 系 数ｋ ，补 偿 船 舶状 态 的改 变 和
风 浪流等 环 境 的改 变 。但 同时Ｐ Ｄ 制 对 高频 干 扰 Ｉ控
关 键 词 ：Ｐ Ｄ 制 ； 自整 定模 糊Ｉ Ｄ； 自动 舵 Ｉ控 Ｉ
中图 分 类 号 ：Ｕ ９ ． ６ ２５
文 献标 识 码 ：Ｂ
文 章 编 号 ：１ ０ — ７ ６ ２ ０ ） １ ０ ７ — ２ ０ ２ ４ ８ （０ ６ １－ ｕ ｉ ｇ Ｆｕ ｚ － Ｄ ｎ ｒ ｌ ｏ ｈ ｐ Ｃｏ ｔ ｏ ｒ ｍ ｔ ｒ ｅ ｆ ｔ ｎ ｎ ｚ ｙ ＰＩ Ｃｏ ｔ ｏ ｎ Ｓ ｉ ｎ ｒ ｌ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｔｈ ｓ ｉ ｏ ｒ ｔｏ ｉ ａ ｏ ｌｎ ａ ， ｈ ｇ ｏ ｄ ｒ ｉ —ｖ ｒ ｉ ｇ ｔａ ｔ ｅ ｈｐ ｐｅ ａｉ ｎ ｓ ｎ ｎｉ ｅ ｒ ｉ ｈ ｒ ｅ ｔｍｅ ａ ｙ ｎ ｐｒ ｃ ｓ ． Ａ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｅ ｆ ｕ — ｏｅｓ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｌ—ｔ ｎ
摘 要 ： 针 对 船 舶 操 纵 过 程 存在 非 线 性 、 慢 时 变 特 性 ，设 计 一 种 参 数 自整 定 模 糊 ＰＤ 制 器 ， 可 以 在 线 实 ｓ Ｉ 数 的 调 Ｉ控 ＥＰＤ参
整 ，使 控 制 系统 的 响 应 速度 快 ，超 调 量 减 少 ，过 渡 过程 时 间 大大 缩 短 ，振 荡次数 少 ，具 有 较 强 的 鲁棒 性 和 稳 定 性 。
ｉ ｇ ｆ ｚ ｙ Ｐ Ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｃ ｎ ｂ ｄ ｓ ｎ ｄ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ Ｔ ｉ ｏ ｔ ｌ ｃ ｎ ｒ ｇ ｌ ｔ ｈ Ｉ ｎ ｕ ｚ － Ｉ ｏ ｔｏ ａ ｅ ｅ ｉ ｅ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｓ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ． ｈ ｓ ｃ ｎ ｒ ａ ｅ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ Ｐ Ｄ ｇ ｃ ｏ
ｔ ｉ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｓ ｓ ｓｅ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ： ＰＩ ｙ ｒ Ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｌ－ｔ ｎ ｎ ｆ ｚ ｙ ＰＩ ｏ ｔｏ ； ｅ ｆ ｕ ｉ ｇ ｕ ｚ — Ｄ； ａ ｔ ｐ ｌｔ ｕ ｏ ｉｏ
１ 引 言
２１ ＰＤ 数 的整定 原则 … ． Ｉ参
船 舶 的操纵 模型 参数 具有 ： 性 、慢 时变 的特 非线
每 ｂ） ２ 。中等 大 小 ８ Ｍ Ｕ耍 Ｔ Ｎ ＡＤＲ雪 薄 当 ０于母 处 罅：彗 ，为 使 系Ｍ响 应 超 调 Ｓ ＴＮＡＤ 。 Ｎ Ｊ ｓ Ｏ 时 统
Ｃ 当 较 小 时 ，为 使系 统具 有 较 好 的稳 定性 ， ）
。
高 ，参 数调 整难 度大 ，加 上船 舶 的非线 性特 征 ，致
有对参 数 变化不 敏感 和 鲁棒性 强 等特 点 。但 控制 精
度不 太理 想 。 如果 将模 糊 控 制 和Ｐ Ｄ 制 两者 结 合 Ｉ控 起来 ，扬 长避 短 ，就能 更好地 适 应控 制 系统 的参 数
出现振荡，即 ｆ 较小时， 取中等大小 ；
ＹＵ Ｆｅ ｇ— ｉ ｎ— ｗｅ
（ ｏ ｅｅｏ ｃａｉａ ａｄ ＥｅｔｃｌＥ ｇ ｅｒ ｇ ｉｇａ ｃａ ｈｐ ｉｇＭａ ｎ￣ Ｃ ｌ ｇ ，Ｑ ｎｄ ｏ２ ６７ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆＭｅｈｎｃｌ ｎ ｌ ｒ ａ ｎ ｉ ｅ ｎ ，Ｑｎｄｏ Ｏ ｅｎ Ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ｏｌ ｅ ｉｇ ａ ６ ０ ｈｎ ） ｌ ｃｉ ｎ ｉ ｐ ｉ ｅ １