亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于模糊控制的水下潛器沉浮控制方法

        2011-01-29 07:19:12豐少偉彭鵬菲
        電子設(shè)計工程 2011年5期
        關(guān)鍵詞:潛器慣性模糊控制

        豐少偉,彭鵬菲,姜 俊

        (海軍工程大學 電子工程學院,湖北 武漢 430033)

        水下潛器在作業(yè)使用時,為了自身的結(jié)構(gòu)安全以及保持深度穩(wěn)定性,要求有良好的自主沉浮控制能力。水下潛器由于慣性較大,在水下的低速運動表現(xiàn)為耦合非線性。因此,水下潛器自主沉浮控制系統(tǒng)是一種慣性大、時滯、非線性的復雜控制系統(tǒng)。常規(guī)的PID控制方法[1-2],要求水下潛器的動力學特性是已知的,同時應(yīng)該保持不變,尤其是外界的擾動要盡可能小,主要由人工憑經(jīng)驗根據(jù)水下潛器的重量、排水、沉浮速度及海況等諸因素調(diào)整各參數(shù)。但實際情況中海洋環(huán)境的特殊性和多變性,使得常規(guī)的PID方法有很大的局限性,運用效果不好。模糊控制是一種適用于難以用精確數(shù)學模型描述而主要依賴人工經(jīng)驗的復雜控制方法[3-5],因此人們紛紛研究將模糊控制應(yīng)用到各種航器的操縱控制中[6-7]。但一般的模糊控制器因?qū)儆赑D控制,缺少積分環(huán)節(jié),并且其模糊規(guī)則一經(jīng)確定就不再改變,在無干擾的情況下,可以獲得較好的控制效果,當環(huán)境條件發(fā)生變化時,控制效果就顯得不夠理想。

        文中針對實際要求,提出一種基于自適應(yīng)模糊控制的水下潛器自動沉浮控制方法。由于模糊控制器的隸屬函數(shù)與模糊控制規(guī)則的選取對控制效果影響最大,該方法從優(yōu)化隸屬函數(shù)入手,采用多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差反向傳播(EBP)算法對它的參數(shù)進行在線修正,采用Delta-Bar-Delta學習規(guī)則對學習速率進行在線調(diào)整,使EBP算法具有較快的收斂速度,同時避免了局部極小值問題。仿真實驗表明,對于水下潛器自動沉浮與定深潛伏運動的不能精確建摸、干擾嚴重的非線性、時變情況,這種自適應(yīng)模糊控制是一種較好的控制方式。

        1 潛器水下自主沉浮控制系統(tǒng)工作原理

        潛器沉浮控制系統(tǒng)裝置如圖1所示,主要由油箱、油泵、電磁閥、油囊及相關(guān)的電子控制器、傳感器,模糊轉(zhuǎn)換電路、電源組成。裝置浮力調(diào)節(jié)的控制原理是用油泵將油箱的油充到油囊中去,油囊膨脹,從而使反潛器排水體積增加,其浮力增加。反之,將油囊中的油抽回油箱中,則其浮力將減小。正負浮力的改變從而使反潛器上浮或下沉。

        設(shè)想的潛器定深與沉浮運動的過程描述如圖2所示。所構(gòu)想的初始技術(shù)指標為:定深誤差在定深指標的5%以內(nèi),即在2 000 m定深處上下沉浮不能超出100 m。這樣就要求高壓油泵的工作深度要達到2 100 m以上,并留出50~100 m的設(shè)計裕度。油囊高壓泵的抽放油速率設(shè)計以及油囊的大小,一方面根據(jù)要求的反潛器定深動作反應(yīng)速率和油囊體積變化時滯來參考,另一方面這些性能參數(shù)也依賴于實驗精確測定,為油囊充放油控制提供參數(shù)。

        2 自適應(yīng)模糊控制方法

        基于自適應(yīng)模糊控制的水下潛器沉浮控制過程,如圖3所示。

        2.1 模糊控制器

        模糊控制器采用二維模糊控制器,用深度的偏差E和偏差變化率E˙為它的2個輸入,以電磁閥的變化μ作為控制量,將E˙和控制量μ的數(shù)量范圍劃分為5個用語言變量表述的模糊集,即負大(NB)、負?。∟S)、零(O)、正小(PS)、正大(PB)。而E和E˙的數(shù)量范圍亦劃分為5個語言變量表述的模糊集,即負大(NB)、負?。∟S)、零(O)、正?。≒S)、正大(PB)。

        2.2 隸屬函數(shù)

        輸入變量的隸屬函數(shù)為梯形隸屬函數(shù)和三角形隸屬函數(shù)。下面給出的是控制變量的隸屬函數(shù),輸入變量的隸屬函數(shù)類同。

        梯形隸屬函數(shù):

        其中 i為輸入變量:i=1 對應(yīng) E,i=2 對應(yīng)E˙;j為規(guī)則;μij(xi)為規(guī)則j中第i個輸入分量在所在模糊區(qū)間上的隸屬度;a,b,c,d為規(guī)則j中第i個輸入分量所在模糊區(qū)間的控制參數(shù)。

        2.3 自適應(yīng)模糊控制器

        對模糊控制器的修正,實際上是對隸屬函數(shù)的參數(shù)a,b,c,d 和μ~j的修正。取誤差函數(shù):

        其中,η(t)為深度 H,dp 為控制目標。

        采用EBP算法(加慣性項)對隸屬函數(shù)的參數(shù)進行修正,得如下公式:

        其中,αij、βij、γij均為學習速率,τi為慣性系數(shù)。

        上述3式中右邊第3項為慣性項,因為在EBP算法中,如果學習速率取的小學習過程將很慢,而大的學習速率又可能導致學習過程的振蕩,另外學習過程可能收斂于局部極小點或在誤差函數(shù)的平穩(wěn)段停止不前。慣性項的引入可以提高收斂速度和改善動態(tài)性能(即可以抑制寄生振蕩)。

        針對EBP算法收斂速度慢的問題,采用Delta-Bar-Delta學習規(guī)則對學習速率進行在線調(diào)整,以提高收斂速度。

        以 αij為例,βij、γij同理:

        其中,ξ是一個正實數(shù),參數(shù)a、b、ξ根據(jù)實際情況自定。典型值為:10-4≤a≤0.1,0.1≤b≤0.5,0.1≤ξ≤0.7。

        3 仿真分析

        假定潛器在水下1 990 m處于懸浮平衡狀態(tài),油泵充抽油率為10 N/S,突然受到一瞬時外力的擾動作用,使得潛器獲得了向上或向下的速度(12 m/s或-12 m/s)。利用計算機仿真潛器在基于自適應(yīng)模糊控制方法下的沉浮控制效果,仿真效果如圖4、圖5所示。仿真結(jié)果表明:采用自適應(yīng)模糊控制方法實現(xiàn)對水下潛器的自主沉浮控制是完全可行的,能夠在受到一定擾動的情況下仍保持定深懸浮的穩(wěn)定狀態(tài)。

        4 結(jié)束語

        良好的自動沉浮控制能力對于水下潛器來說是至關(guān)重要的,是保證水下潛器能夠進行正常工作的前提條件。由于水下潛器在水下的低速運動表現(xiàn)為耦合非線性,因此,水下潛器自動沉浮控制系統(tǒng)必然是一種慣性大、時滯、非線性的復雜控制系統(tǒng)。本文提出的基于模糊控制的沉浮控制方法從優(yōu)化隸屬函數(shù)入手,采用多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差反向傳播(EBP)算法對它的參數(shù)進行在線修正,并采用Delta-Bar-Delta學習規(guī)則對學習速率進行在線調(diào)整,使EBP算法具有較快的收斂速度,同時避免了局部極小值問題,在實際工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。此外,隸屬函數(shù)的優(yōu)化還可以考慮將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他智能方法相結(jié)合,以期能夠獲得更快的控制效果。

        [1]金奇,鄧志杰.PID控制原理及參數(shù)整定方法[J].重慶工學院學報:自然科學版,2008,22(5):91-94.JIN Qi,DENG Zhi-jie.PID control principle and techniques of parameter tuning [J].Journal of Chongqing Institute of Technology:Natural Science,2008,22(5):91-94.

        [2]徐進,陳浙泊,倪旭翔,等.基于PID控制器的HDRI系統(tǒng)的研究[J].光學技術(shù),2008,34(4):547-551.XU Jin,CHEN Zhe-bo,NI XU-xiang,et al.Research of HDRI system based on PID controller[J].Optical Technique,2008,34(4):547-551.

        [3]殷云華,樊水康,陳閩鄂.自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計與仿真[J].火力與指揮控制,2008,33(7):96-99.YIN Yun-hua,FAN Shui-kang,CHEN Min-e.The design and simulation of adaptive fuzzy PID contronller[J].Fire Control and Command Control,2008,33(7):96-99.

        [4]候媛彬,楊學存.模糊控制器設(shè)計方法研究[J].西安科技大學學報,2003,23(4):448-450.HOU Yuan-bing,YANG Xue-chun.The methods of fuzzy contronller design[J].Journal of Xi'an University of Science and Technology,2003,23(4):448-450.

        [5]劉悅婷.模糊PID控制器的設(shè)計與仿真研究[J].甘肅聯(lián)合大學學報:自然科學版,2008,22(3):75-78.LIU Yue-ting.The study of fuzzy PID controller design and simulation [J].Journal of Gansu Lianhe University:Natural Sciences,2008,22(3):75-78.

        [6]Silvestre C,Pascoal A.Depth control of the INFANTE AUV using gain-scheduled reduced order output feedback[J].Control Engineering Practice,2006:1-13.

        [7]Lee C C.Fuzzy logic in control system:fuzzy logic[J].IEEE Trans Syst,1990,20(2):232-238.

        猜你喜歡
        潛器慣性模糊控制
        你真的了解慣性嗎
        潛器六自由度運動方程水動力系數(shù)敏感性分析
        連續(xù)沖擊條件下水下潛器運動姿態(tài)估計方法
        沖破『慣性』 看慣性
        無處不在的慣性
        內(nèi)孤立波作用下水下潛器的載荷特性數(shù)值分析
        普遍存在的慣性
        T-S模糊控制綜述與展望
        基于模糊控制的PLC在溫度控制中的應(yīng)用
        電子制作(2016年21期)2016-05-17 03:53:01
        基于模糊控制的恒壓供水系統(tǒng)的研究
        亚洲av成人精品日韩在线播放| 在线高清亚洲精品二区| 亚洲男人免费视频网站| 亚洲av成人无码一区二区三区在线观看| 9lporm自拍视频区| 中文字幕久热精品视频免费| 精品av一区二区在线| 麻豆精品国产av在线网址| 亚洲 另类 日韩 制服 无码| 国产乱淫视频| 中文字幕日本韩国精品免费观看| 手机av在线中文字幕| 激情内射日本一区二区三区| 高清无码一区二区在线观看吞精| 久久伊人精品只有这里有| 久久一道精品一区三区| 丰满少妇a级毛片野外| 国产精品无码专区视频| 久久国产劲爆内射日本| 亚洲国产成人久久综合碰碰| 羞羞视频在线观看| 深夜国产成人福利在线观看女同| 国产精品丝袜美腿诱惑| 图片小说视频一区二区| 国产精一品亚洲二区在线播放 | 亚洲视频天堂| 亚洲国产不卡免费视频| 99re66在线观看精品免费| 青青草原精品99久久精品66| 91精品国产91| 日本妇女高清一区二区三区| 人妻少妇乱子伦无码视频专区| 黄 色 人 成 网 站 免 费| 福利一区二区三区视频在线| 久久一二区女厕偷拍图| 欧美a级情欲片在线观看免费 | 国产精品原创av片国产日韩| 国产av一啪一区二区| 亚洲精品久久久av无码专区| a毛片全部免费播放| 日本人妻系列一区二区|