基于模糊控制理论的船舶动力定位系统的研究

郭 敏

（武汉船舶职业技术学院动力工程学院，湖北武汉 430050）

依靠船舶推进系统用于保持船舶在水平面上的跟踪预定航迹或者艏向角和固定的位置称为船舶的动力定位（Dynamic Positioning，简称DP）系统［1］。其基本工作原理是，先通过各种传感器实时地检测出船舶的实际位置并与目标位置作比较得出偏差值，然后把偏差值信号送给控制器，控制器则根据风、浪、流等外界扰动力进行计算，得出使船舶恢复到初始设置的目标位置需要多大的推力，最后控制器还要对船舶上各推力器进行推力分配并发出推力指令给执行机构（即推力器），从而使船舶恢复到初始设置的目标位置［2］。

早期动力定位控制系统常采用的是带有陷波滤波器或低通滤波器PID方法和基于线性最优随机控制理论的LQG方法。由于PID控制存在误差信号相位滞后，控制参数难以整定和事后控制等缺点，且LQG控制虽然在安全、节能以及鲁棒性能上都有了较大的进步，其响应速度和控制精度满足了动力定位船舶的大部分要求。但船舶定位的过程是一个复杂的高度非线性的过程，在设计LGQ控制器的过程中对系统模型进行线性化处理，这种处理方法会产生较大的计算量并存在误差。

从20世纪70年代开始，模糊控制理论在短短几十年取得很大的发展，它利用多值模糊逻辑和人工智能要素（简化推理原则）来模仿人的思维及反应，它是一种智能的控制方法。模糊控制不需要知道控制对象的精确数学模型，它的特点是具有很强的抗干扰能力、鲁棒性好以及响应速度快等。……