無人艇在海洋測繪中的應(yīng)用越來越廣泛,而航向穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)其自主航行的重要基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)了一種雙體結(jié)構(gòu)的無人測繪艇,用于搭載測量設(shè)備并實(shí)現(xiàn)測繪功能。為了實(shí)現(xiàn)無人艇的航向控制,將RBF（radial basis function）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID（proportion integration differentiation）算法相結(jié)合,利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力實(shí)現(xiàn)對PID控制器參數(shù)的整定。在仿真過程中,將RBF-PID自適應(yīng)模型、單一PID模型以及作為對照組引入的BP-PID自適應(yīng)模型分別仿真,并在同一時(shí)刻加入隨機(jī)擾動,觀察系統(tǒng)響應(yīng)效果。結(jié)果表明,基于RBF-PID算法的無人艇航向控制器的超調(diào)量為零、穩(wěn)態(tài)時(shí)間最短,同時(shí)能夠及時(shí)有效地糾正隨機(jī)擾動的影響,保障無人測繪艇的航向穩(wěn)定性。 

【文章來源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(16)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖1 雙體結(jié)構(gòu)無人測繪艇

PID控制技術(shù)是當(dāng)前在工程領(lǐng)域中最廣泛使用的反饋控制技術(shù),由比例、積分和微分三部分單元組成[8-9]。比例、積分和微分這三個PID控制器的糾偏環(huán)節(jié)用于減小系統(tǒng)偏置,加快系統(tǒng)響應(yīng)速度,PID自動控制器的原理如圖6所示。從圖2可以看出,偏差e(t)是輸入值r(t)與輸出值y(t)的差值。在PID模塊中先對系統(tǒng)偏差e(t)進(jìn)行比例、微分和積分運(yùn)算,相加后得到PID控制器的輸出u(t)。連續(xù)時(shí)間中PID算法控制律表達(dá)式為

圖3、圖4中的仿真曲線表示僅用PID算法控制無人艇運(yùn)動時(shí)航向與雙螺旋槳轉(zhuǎn)速差值隨時(shí)間的變化效果。設(shè)置輸入航向?yàn)?00°,并通過手動調(diào)節(jié)PID模塊中的系數(shù)Kp=0.45、Ki=-0.000 3、Kd=0,使系統(tǒng)能夠達(dá)到比較理想的效果�？梢钥闯�,單一的PID控制基本能夠達(dá)到船舶航向控制的要求,但系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的調(diào)節(jié)時(shí)間較長,而且Kp、Ki、Kd的值也無法通過自學(xué)習(xí)達(dá)到最佳水平。因此考慮設(shè)計(jì)一種能夠降低系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量并能夠自動更新各系數(shù)的控制方法。圖4 PID控制雙槳轉(zhuǎn)速差變化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID車輛主動懸架控制[J]. 劉凱,廖然.  制造業(yè)自動化. 2018(09)
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碩士論文
[1]搜救無人艇航速及航向控制研究[D]. 譚西都.浙江大學(xué) 2019
[2]基于單神經(jīng)元的船舶航向保持自適應(yīng)PID控制[D]. 趙壘.華南理工大學(xué) 2018
[3]基于改進(jìn)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制[D]. 裴雪紅.哈爾濱理工大學(xué) 2010



本文編號：3613406