[发明专利]基于模糊PID控制的动力定位模型试验控制方法

说明书

本发明涉及一种基于模糊PID控制的动力定位模型试验控制方法，在船舶重心位置设置浪高仪，实时监测波高η；由位置测量系统测量得到船舶位置，该位置信息发送到滤波器中，由滤波器估算出船舶的低频位置x和低频速度v，此信息进一步发送到中心PID控制器，计算出所需的控制力τ，最后经过推力分配模块，将该推力分配到动力定位驳船的各个推进器上；τ＝k_p*η+k_d*v+k_i*∫ηdt；kp，kd和ki分别为比例系数，微分系数和积分系数；通过输入滤波后的低频位置x和低频速度v，经过模糊推理，输出当前最优的PID控制参数。本发明根据当前定位情况，自动调整PID控制参数，保证了高的定位精度。

技术领域

本发明涉及一种基于模糊PID控制的动力定位模型试验控制方法，属于海洋工程技术领域。

背景技术

在海洋工程领域，为了确定海洋结构物的受力、运动、系泊系统及立管系统的运动响应，为今后的设计提供重要依据，物理模型试验是一种重要的手段。动力定位模型试验能够在风浪流水池中，模拟海洋结构物在指定海况下的定位精度、功率消耗等重要信息，为实际应用中动力定位系统的设计提供重要参考，因此非常重要。一旦结构物定位精度达不到要求，偏移过大，就难以获得真实定位情况下系统的各项参数，必须要保证精准的定位。为了保证定位精度，通常需要操作人员根据定位情况，实时调整PID控制参数，对操作人员的经验和水平提出了很高要求，急需一种能够根据定位精度自动调整控制参数的方法。

发明内容

本发明的目的是为了在动力定位模型试验实现厘米级的定位精度，并且不需要人为的调整PID控制参数。本发明提出了一种基于模糊控制的PID参数调节方法，通过实时测量的船舶位置，根据模糊推理的结果，自动选择当前情况下最优的PID控制参数，不需要人为干预，保证高精度的定位。

本发明采取以下技术方案：

一种基于模糊PID控制的动力定位模型试验控制方法，在船舶重心位置设置浪高仪，实时监测波高η；由位置测量系统测量得到船舶位置，该位置信息发送到滤波器中，由滤波器估算出船舶的低频位置η和低频速度v，此信息进一步发送到中心PID控制器，计算出所需的控制力τ，最后经过推力分配模块，将该推力分配到动力定位驳船的各个推进器上；

τ＝k_p*η+k_d*v+k_i*∫ηdt；kp，kd和ki分别为比例系数，微分系数和积分系数；通过输入滤波后的低频位置η和低频速度v，经过模糊推理，输出当前最优的PID控制参数；所述模糊推理的过程如下：将船舶的低频位置和低频速度分为以下7个模糊子集：NB，NM,NS,ZO,PS,PM,PB，各子集的隶属函数，N表示负，P表示正，ZO表示0，S表示小，M表示中等，B表示大；通过模糊化因子将低频位置η和低频速度v模糊化；利用定义好的模糊规则进行推理；积分系数k_i始终取一个固定小值，而k_p和k_d由模糊系统控制输出；比例系数k_p和微分系数k_d分为模糊子集S和B，即小和大，比例系数k_p和微分系数k_d对应的隶属函数为：和所述x表示比例系数k_p或微分系数k_d；所述μ_smal表示S，所述μ_big表示B；依据确定的所述7个模糊子集，确定7²条模糊规则，模糊控制的推理过程依据模糊规则进行；模糊推理后进行解模糊，得到最终采用的比例系数k_p和微分系数k_d。

一种实施基于模糊PID控制的动力定位模型试验控制方法的系统，包括中心PID控制器、滤波器、模糊PID控制器、动力定位船舶、位置测量系统；所述中心PID控制器、动力定位船舶、位置测量系统、滤波器、中心PID控制器依次连接；所述滤波器、模糊PID控制器、中心PID控制器依次连接。

本发明的有益效果在于：