[发明专利]一种基于和声搜索的船舶动力定位底层推进器控制方法

说明书

本发明涉及一种基于和声搜索的船舶动力定位底层推进器控制方法，采用基于模糊控制器的模糊控制方法控制推进器电机转速，模糊控制方法包括：S1：输入转速差值和转速差值变化量；S2：量化变换、模糊化得到转速差值模糊化结果和转速差值变化量模糊化结果；S3：模糊推理、解模糊得到转速输出量和转速输出变化量；S4：比例变换得到调速控制量；S5：将调速控制量反馈至推进器，并基于和声搜索算法优化模糊控制器中的相关度矩阵、量化因子和比例因子。与现有技术相比，本发明使用改进的和声搜索算法来进行模糊控制参数优化，从而寻找到合适的参数组合来优化模糊控制器，使得其在船舶动力定位底层电机推进上具有更加优秀的控制效果。

技术领域

本发明涉及船舶自动化领域，尤其是涉及一种基于和声搜索的船舶动力定位底层推进器控制方法。

背景技术

船舶动力定位系统(DPS)的主要功能是保持船舶在期望的位置或驱动船舶沿着指定的轨迹航行。它主要根据船舶的当前位置状态与期望值之间的偏差量和外部环境干扰，计算出船舶实时所需要的总的推力和力矩，然后再根据推力分配逻辑方法计算出船舶装备的各个推进器的所需产生的推力及其角度，并将控制指令传送到推进器，推进器根据该指令产生要求的推力完成船舶定位。

船舶在动力定位工况下推进器的工作状态与传统航行工况有所不同。为了能更好的达到准确的定位效果，进一步减少定位上所存在的误差，对推进器转速控制精度、转速稳定时间、抗干扰能力、转速超调量的控制和螺旋桨的转矩扰动的限制上，都有更高的要求。

在推进器选择方面，由于推进系统的负载转矩波动较大，对空间安装条件要求较高，且工作环境恶劣，因而推进器必须具备能够适应上诉条件的良好推进性能。而永磁同步电机因其具有小体积安装灵活，易维修，寿命长，起动转矩较大，控制性能较理想等优点，成为船舶动力定位电力推进系统中推进电机的最佳选择。

对于永磁同步电机的控制方式，采用矢量控制方式的永磁同步电机能够取得较为优异的动态和稳态性能，但是又由于船舶动力定位控制系统的工作环境复杂，使得建立控制对象足够精确的数学模型较为困难，因此电机矢量控制技术难以高效的处理由于电机负载和数学模型的大幅改变而造成的影响，使得其难以满足某些工况的高性能，高精度的控制要求。为提高电机矢量控制的控制性能，将智能控制算法引入到矢量控制当中，其中的模糊控制因不依赖于精确的被控对象数学模型及其参数变化，是处理不确定问题的一种较为可行的方式，而且控制的实时性较好，能够加快响应，提高控制精度，适合在船舶电力推进控制系统中的应用。

船舶动力定位系统因工作环境复杂，使得建立控制对象足够精确的模型较为困难，使用一般的控制方法难以满足某些工况高性能，高精度的控制要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于和声搜索的船舶动力定位底层推进器控制方法，使用改进的和声搜索算法来进行模糊控制参数优化，从而寻找到合适的参数组合来优化模糊控制器，使得其在船舶动力定位底层电机推进上具有更加优秀的控制效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于和声搜索的船舶动力定位底层推进器控制方法，采用基于模糊控制器的模糊控制方法控制推进器电机转速，并基于和声搜索算法优化模糊控制器中的参数设置；

所述基于模糊控制器的模糊控制方法包括以下步骤：

S1：实时采集推进器的电机实际输出转速y′，根据电机实际输出转速y′与电机给定转速y_g得到转速差值e和转速差值变化量Δe，e＝y′-y_g，t表示时间；

S2：转速差值e依次经量化因子k₁的量化变换、模糊化得到转速差值模糊化结果E，转速差值变化量Δe依次经量化因子k₃的量化变换、模糊化得到转速差值变化量模糊化结果EC；