基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器设计

发布时间：2022-01-14 05:59

　　为解决传统舵减横摇PID控制器在外界环境变化时,控制参数不能实时调节,导致减摇效率降低的问题,将细菌觅食算法（BFO）与传统的PID控制结合,设计基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器（BFO-PID控制器）,将船舶的实际船体参数引入到船舶横摇运动控制系统中,通过仿真实验对比船舶在加入BFO-PID控制器前后船舶横摇角的变化,分析改进后的控制器对该型船舶舵减横摇的适用性,实验表明,运用改进后的舵减摇控制器,船舶在不同遭遇角下均具有较好的舵减摇效率,证明控制器改进的有效性,细菌觅食算法提高了舵减摇控制器的鲁棒性。 

【文章来源】：船海工程. 2020,49(01)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

船舶舵减横摇PID控制原理

细菌觅食算法模仿细菌觅食的整个过程,一般的细菌觅食算法分为趋化过程、聚焦过程、复制过程、迁移过程4个部分[6]。根据细菌觅食算法的原理,对船舶舵减横摇PID控制器进行改进,原理见图2。细菌觅食算法通过寻优过程得到全局最优位置解,此位置的三维坐标就是对应的PID的3个调节参数Kp、Kd、Ki。

使用细菌觅食算法进行参数整定的过程中,误差一般作为适应度值进行评价。由于ITAE性能指标具有动态响应超调量小、震荡拥有足够的阻尼等优点[8],故采用ITAE误差性能优化指标建立评价体系,然后将每组PID控制参数带入仿真程序运行,得到对应的性能指标并作为每个细菌的适应值,利用细菌觅食算法对参数进一步优化。其中ITAE指标为

【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶参数横摇非线性力学特征数值分析[J]. 杨波,王骁,吴明.  船舶力学. 2019(07)
[2]基于改进PID控制的船舶航迹跟踪研究[J]. 沙春,罗霁,钱黎明.  舰船科学技术. 2018(22)
[3]一种模糊PID控制器的设计与仿真[J]. 黄良沛,邹东升,陈磊,王岳峰.  机械工程师. 2018(11)
[4]改进细菌觅食算法在PID参数整定中的应用[J]. 李晓含,王联国.  传感器与微系统. 2018(08)
[5]随机波浪中船舶航行非线性横摇稳定性评估分析[J]. 王勇.  舰船科学技术. 2018(02)
[6]基于细菌觅食与粒子群的改进混合算法[J]. 梁樱馨,田浩杉.  电子科技. 2017(04)
[7]细菌觅食算法研究综述[J]. 张晓明.  信息技术. 2016(11)
[8]船舶舵减横摇H∞鲁棒控制系统[J]. 刘胜,于萍,方亮,翁震平.  中国造船. 2007(03)

博士论文
[1]细菌觅食优化算法及其应用研究[D]. 杨翠翠.北京工业大学 2017

硕士论文
[1]舵减横摇系统分析与设计[D]. 高斌.哈尔滨工程大学 2012



本文编号：3587948