非线性船舶模型的建立与ANFIS航向控制器设计

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:lschx
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本文对基于自适应网络的模糊推理系统(ANFIS)(Adaptive-Network-basedFuzzy Inference System)在船舶航向控制中的应用进行了仿真研究。本文从船舶非线性模型的研究出发,通过编写S函数实现了加入风、浪干扰的船舶非线性模型的SIMULINK仿真模块。以模糊控制器的理论研究为基础,设计了船舶航向模糊控制系统。对基于自适应网络的模糊推理系统进行了深入的研究,提出了ANFIS船舶航向控制系统的设计,并进行了仿真研究。首先具体分析了船舶非线性模型,详细介绍了风、浪干扰以及通过构造SFunction进行SIMULINK仿真的方法。编写了加入风、浪干扰的船舶非线性模型的S函数,为船舶控制仿真试验提供了一个简洁、便利的平台。然后从模糊控制原理出发,介绍了模糊控制器的实现步骤,通过对典型船舶模糊航向控制系统的分析,设计了船舶航向模糊控制器。最后详细介绍了ANFIS的算法和原理,讨论了应用MATLAB工具箱实现ANFIS控制器的具体过程。通过设计船舶航向PID控制系统获取ANFIS控制系统的训练数据。以加入风、浪干扰的船舶非线性模型作为被控对象,设计了ANFIS船舶航向控制系统,并对加入风、浪干扰的船舶满载、半载两种情况分别进行了仿真,取得了较好的仿真效果。这也就从加入外界干扰和改变船舶自身参数两个方面验证了ANFIS船舶航向控制系统的鲁棒性,由仿真结果可以看出ANFIS控制系统的控制效果优于PID控制系统且具有较强的自学习性和自适应性。
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