变论域模糊PID控制在水下输送艇控制中的应用*

张 伟 胡 震 杨申申

(中国船舶科学研究中心水下工程研究室 无锡 214082)

变论域模糊PID控制在水下输送艇控制中的应用*

张 伟 胡 震 杨申申

(中国船舶科学研究中心水下工程研究室 无锡 214082)

水下输送艇是一种在水下长距离运输人员的载人潜水器,具长有航程和高航速的特点,控制对象具有高度非线性、强耦合和时变性的特点,常规PID控制器的控制效果不是十分理想。论文针对水下输送艇的研制,将变论域模糊控制和PID控制结合起来,设计了变论域模糊PID控制器,模糊论域可以根据输入输出量的变化进行伸缩,对PID参数进行更优化的在线调整。论文建立了水下输送艇的水平面和垂直面运动数学模型,介绍了变论域模糊PID控制器的设计方法和伸缩因子的选择方法。Matlab仿真结果表明这种控制方法具有更强的自适应能力。

变论域; 模糊控制; 模糊PID控制; 水下输送艇

Class Number TP273

1 引言

水下输送艇是一种载人潜水器,具有长航程和高航速的特点,最大航速可达11节,在高航速下航向、深度和无纵倾的控制难度很大。且输送艇在水下还受海流和风浪等诸多因素的干扰,控制对象是典型的非线性时变系统,对控制算法要求比较高。对于这类系统,常规的PID控制器控制效果很难满足要求。模糊PID控制器也由于模糊控制表的量化等级有限[1],且控制规则和隶属度函数不能随着输入变化进行调整,使PID参数的调节精度不高,控制效果也不是十分理想。李洪兴教授1999年在文献[2]中正式提出变论域的思想,指出在规则形式不变的情况下,论域随着误差变小而收缩,而论域的收缩相当于增加了规则,提高了系统的控制精度。……