论文摘要
由计算机控制的X-Y航车是一种大型的平面运动机构,X-Y航车可将耐波性水池和操纵性水池合二为一,二个学科可以在一个水池中试验。利用航车可以开展海面处和近水面处的适航性和操纵性研究,同时兼顾穿梭式载人潜水器与新型水面舰船的适航性和操纵性、水下作业工具和海洋工程技术等方面的研究。而对X-Y航车运动控制技术的研究是对航车系统研究的基础和前提,一个稳定可靠的调速控制系统是航车完成试验任务的前提和保证。本文航车所用的调速系统是一个复杂的非线性、时变强耦合的多变量高阶系统。在传统的调速控制系统中,广泛采用经典PID调节,虽然它有控制结构简单、调节方便等优点,但由于Y航车在X航车上的横向运动引起航车载重重心的变化,以及其它运行环境的多变性（如网压等）及系统的强时变性,在实际的控制过程中,往往表现得力不从心,因此对控制算法有着较高的要求。论文以X-Y航车系统为研究对象。对X方向航车、Y方向航车和转台分别建立了动力学方程,通过数学推导进而得出了X-Y航车的数学模型。为X-Y航车系统的性能测试和控制器的设计提供了一个有效的仿真平台。调速系统若采用固定的PID参数,一方面参数的整定本身就较麻烦,另一方面不能满足在不同偏差和偏差的变化率下,系统对PID参数的自整定要求,整个系统的适应性和鲁棒性将下降。就此本文首先提出了PID参数的模糊自整定并对控制器进行了设计,控制器根据系统偏差和偏差的变化率,通过一定的模糊推理来自行调整PID参数。此种方法易于实现参数的自整定,可使PID控制器的适应性提高,从而增强整个系统的鲁棒性。对于X-Y航车系统,系统采样时间也将影响到试验所得数据的精确性,为了增加测量数据的稳态时间,本文又提出了Fuzzy+参数自整定模糊PID控制的复合控制策略。在动态过程中,采用Fuzzy控制,而当系统接近和处于稳态时,自动切换到参数自整定模糊PID控制。这样,既能充分发挥Fuzzy控制在动态控制中快速性好的优势,又能通过PID的精细控制,使调速系统的稳态性能达到要求。