潜器螺旋浆的模糊PID控制及仿真研究

论文摘要

随着海洋资源的开发，潜器得到了迅猛的发展。本文的研究的内容是潜器螺旋桨的阀控液压马达模糊PID速度控制。论文首先分析了潜器—螺旋桨—主机的配合，通过图谱法设计螺旋桨。然后建立阀控马达数学模型并进行分析。包括马达和伺服阀的选定、系统各参数的计算、系统开环传递函数的建立，最后，开环伯德图的分析。经分析后，系统需要校正。首先采用常规PID控制，并对参数整定。然后用模糊自整定PID控制。并建立它们的仿真模型。采用Matlab软件将常规PID控制和模糊自整定PID控制分别进行仿真及对比分析。本文采用阶跃信号作用于系统，分为两类情况分析，第一类是模糊自整定参数PID与常规PID系统空载时，在改变液压固有频率参数时的情况下即(ω_h=100变换成ω_h=80)，两种控制阶跃响应；第二类是在突加干扰和加载情况下，比较两种控制系统的响应。定性与定量地分析阶跃曲线，得出满意的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源、目的和意义
• 1.2 潜器国内外发展状况
• 1.3 推进器的概述
• 1.3.1 推进器的类型
• 1.4 液压伺服系统概述
• 1.5 模糊 PID研究的现状
• 1.6 本论文主要研究内容
• 第2章 潜器-主机-螺旋桨配合分析及图谱设计螺旋桨
• 2.1 潜艇的快速性及桨和艇关系概述
• 2.2 艇体的伴流及伴流分数
• 2.3 伴流的不均匀性
• 2.4 推力减额
• 2.5 潜艇推进系数及推进效率的各种成分
• 2.6 潜艇螺旋桨设计中考虑的问题
• 2.7 潜艇螺旋桨转动惯量的计算
• 2.8 螺旋桨的设计问题
• 2.8.1 螺旋桨的设计方法
• 2.8.2 潜器螺旋桨的图谱设计
• 2.9 螺旋桨的动力学方程和两个特性
• 2.10 本章小结
• 第3章 潜器螺旋桨阀控马达速度控制系统的设计
• 3.1 电液伺服阀控液压马达速度控制系统工作原理
• 3.2 阀控液压马达速度控制系统元件选择
• 3.2.1 电液伺服马达规格的确定
• 3.2.2 电液伺服阀确定
• 3.2.3 转速传感器的确定
• 3.3 电液伺服阀控液压马达速度控制系统建模
• 3.3.1 阀控马达动力机构传递函数
• 3.3.2 伺服放大器及转速传感器传递函数
• 3.3.3 电液伺服阀控速度控制系统传递函数
• 3.3.4 系统参数的确定
• 3.3.5 计算固有频率和传递函数
• 3.3.6 阀控马达速度控制系统特性分析
• 3.3.7 开环传递函数
• 3.3.8 系统特性、伯德图分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 潜器螺旋桨阀控马达液压速度系统PID控制和模糊自整定PID控制
• 4.1 几种常规 PID控制器
• 4.1.1 传统 PID控制器
• 4.1.2 数字 PID控制器
• 4.1.3 PID参数整定方法
• 4.2 模糊控制
• 4.2.1 模糊控制概述
• 4.2.2 模糊控制器设计
• 4.3 模糊自整定 PID控制
• 4.3.1 模糊自整定 PID控制与模糊控制概述
• 4.3.2 模糊自整定 PID控制器的结构
• 4.3.3 输入输出变量的选取与模糊化
• 4.3.4 模糊控制规则表
• 4.3.5 Mamdani推理法
• 4.3.6 解模糊化
• 4.3.7 在线自校正工作流程
• 4.4 本章小结
• 第5章 潜器螺旋桨的常规 PID与模糊自整定PID控制系统的Matlab对比仿真及分析
• 5.1 Matlab仿真软件介绍
• 5.1.1 模糊推理系统的基本类型
• 5.1.2 典型的模糊逻辑系统主要由如下几个部分构成
• 5.2 模糊自整定 PID系统系统仿真模型的建立
• 5.2.1 系统仿真模型的建立
• 5.3 仿真结果及分析
• 5.3.1 变参数时仿真与分析
• 5.3.2 突加载时仿真及分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢