基于史密斯预估控制理论的船舶航向控制器研究

为了提高海上交通的安全性,包括风浪天气的快速避难、港口等交通密集水域的航行,国内外研究人员针对船舶的航向控制问题做了大量研究。传统的船舶航行控制器包括PID控制器、模糊控制器等,本文结合史密斯预估控制理论,在船舶航行的运动模型和受力模型的基础上,设计了一种新型的船舶航向控制器,并对该控制器的原理进行了系统研究。后期的试验表明,该航行控制器的控制精度高,响应速度快,具有广泛应用的潜力。

史密斯预估补偿控制与PID控制的比较研究

比较了两种工业过程控制中的控制器,PID控制器和史密斯预估补偿控制器.介绍了四种PID参数的整定方法,分别为试凑法确定PID调节参数、Ziegler-Nichols参数整定方法、最优PID整定算法、运用Matlab/simulink中的NCD Outport(非线性控制设计输出端口模块)模块对PID参数进行最优整定.史密斯预估补偿控制器主要用于工业控制中的大延时系统控制,以提高系统的阶跃响应性能.在理论上,史密斯预估补偿控制器提供了一个有效的方法来提高控制效果.运用Matlab/Simulink仿真方案对前述两种控制方法进行了仿真比较,结果表明,在有较大延时情况下,史密斯预估补偿控制能获得比PID控制更好的结果.

史密斯预估控制系统的改进设计

在典型的工业程中,被控对象或多或少存在一定的纯滞后特性,而这些特征往往会使系统的稳定性下降,动态性能变坏,乃至引起超调和振荡,致使系统的控制效果变差,因此,通过引入史密斯预估器来消弭滞后的影响。但是当系统滞后过大或者模型失配时,传统的史密斯预估控制器就有了局限,只能通过对其进行改进设计才能克服系统不确定性的影响。在本问首先对史密斯预估控制器进行简介,介绍其原理及作用,并说明所存在的局限性;并把这个模型始终作为该研究设计的基础,本次设计学习两种改进方法。一种是基于标称模型下的史密斯预估控制系统的改进设计,另一种是直接应用的改进设计,这两种方法的共同点都是在保存传统史密斯预估控制系统来消除滞后的特性,然后做一些改进,进而使系统克服不确定性给系统所带来的影响,最终使系统达到良好的控制效果。这两种方法的不同点在于用到的改进方法不同,所涉及到的有基于时间尺度的PID整定方法,标称模型以及对研究加以对二阶通用控制器的方法的研究等。确定改进方法之后选取合适的参数最终取得良好的控制结果。