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1、基于FUZZY-PID复合控制的减摇鳍控制系统仿真支龙u吴新跃1王基1陈立平2张云清2(1.海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉430033；2.华中科技大学机械学院湖北武汉430074)摘要：设计了基于模糊控制和P1D控制理论的FUZZY-PID复合控制减摇鳍控制系统，以横摇角和横摇角速度为输入量，鳍角为输出量，基于Coiwlly理论建立了船舶模型，利用MATLAB针对不同海情对控制器进行了仿真，结果表明减摇鳍模糊控制器动态响应性能和稳态控制精度均十分理想，能够满足减摇鳍控制系统的控制要求。关键词：模糊控制P1D减摇鳍仿真MATLAB中图分类
2、号：TP273文献标识码：ASimulatingFuzzy-PIDcontrollerofFinStabilizerZHILong1,2,WUXin—yue1,WANGJi1,CHENLi—ping2,ZHANGYun-qing2(1.NavalEngineeringUniversity，HubeiWuhan430033,China2.HuazhongUniversityofSci.&Tech.,HubeiWuhan430074,China)ABSTRACT:TheFuzzy-PIDcontrolleroffinstabilizerwasde
3、signedbasedonfuzzycontrolandPIDcontroltheory.ThecontrollerofFinStabilizerisdesignedwhichusesrollangleandangularvelocityofrollangelasinputandfinangelasoutput，ThemodelofshipisbuiltbasedonConollytheory.ThecontrollerissimulatedusingMATLAB.Resultsshowsthatcomparedwithconventiona
4、lPIDcontroller,theFUZZY—PIDcontrollerhasbettereffect.KEYWORDS：Fuzzylogiccontrol,PID,Finstabilizer,Simulation,MATLAB由于船舶横摇运动阻尼很小，因此船舶在海浪屮会产生剧烈横摇，人们为减小船舶横摇研制了许多特种装置，减摇鳍是B前应用最广泛、最奋效的减摇装置，它利用鳍产生的扶正力矩来达到减摇目的。由于船舶横摇复杂的力学机理，建立精确的数学模型是很困难的，使用传统的PID控制方法很难达到理想的控制效果。模糊控制是近年来发展起来的新型控制器
5、，其优点是不要求掌握受控对象的精确数学模型，而根据人工控制规则组织控制决策表，然后由该表决定控制量的大小，将模糊控制和PID控制器结合起来，扬长避短，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点。对复杂控制系统和高精度伺服系统具有良好的控制效果，非常适用于减摇鳍控制系统lu。MATLAB提供了强大的矩阵运算、数值分析、数据处理、图形绘制等科学计算与可视化功能，其包含的Simulink是基于MATLAB语言环境下实现动态系统建模、仿真的一个集成环境，它采用的方框图式的建模方法可以将一个复杂系统的数学模型容易的输入到计算机屮，
6、大大简化Y编程过程。本文基于模糊控制和PID控制理论设计了减摇鳍FUZZY—P1D复合控制器,并用MATLAB进行仿真，结果表明，该控制器在各种海情的控制效果要优于传统的MD控制器。1仿真模型研宄1.1船舶横摇模型根据Conolly理论，船舶线性横摇可以表示为：(/'+A/a)》•+2NU^Dh(t)=-(A/a7z2+2NHd2+Dha})(1)式中/A.和A//分别为相对于通过船舶重心的纵轴惯量和附加惯量，2/Vz/为每单位横摇角速度的船舶阻尼力矩，为横摇角，£>为船舶排水量，//为横稳心高，%和tz2分别为对于波倾角速度和波倾角加速度的
7、有义波倾角。试验证明，在船舶线性横摇方程屮，等号右边的三项横摇力矩屮的△/>2和两项数值比D/w,项要小得多，所以在一般应用中，仅考虑对船舶横摇的作用，所以式(1)写为：(/，+△/'.)》•+2+Dh(/>=—Dha'(2)对上式作拉氏变换，并计初始条件叭0)=如0)=和0)=0,得到船舶横摇传递函数为：(3)17^2+2T^n^s+1这是最常用的线性横摇数学模型，它是一个二阶振荡环节。式中Dh是船舶的固有横摇周期，nu=1(将某型船参数代入Conolly模型传递函数，得到该船小角度横摇吋的传递函数为［2】:Gc⑴=⑷3.126?+0.40
8、55+11.2角速度陀螺仪角速度陀螺仪测量船舶在航行过程中的横摇角速度，以电压信号输出。艽传递函数为：Gt400j52+805+4000(5)1.3随动系统由于转动
