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基于模糊控制的船舶动力定位控制器设计与仿真研究的开题报告
一、选题背景及意义
随着我国经济的快速发展，航运行业也迎来了前所未有的机遇与挑战，海洋经济的快速发展和人民对海运取得更高的安全性和服务水平的需求，使得船舶定位控制成为越来越重要的一项关键技术。船舶动力定位控制是指通过控制船舶机械系统，实现船舶定位与航向控制，从而实现船舶的稳定性、安全性和航行效率。
目前，传统的船舶动力定位控制方法主要采用PID控制器进行控制。但是，在海上航行中，受到海气条件、水流、风浪等外力干扰，船舶运动模型具有一定的非线性和时变特性，因此传统的PID控制器易出现震荡和抖动现象，无法满足船舶运动控制的实际需求。因此，基于模糊控制的船舶动力定位控制方法逐渐被人们所关注，具有应用广泛、控制效果稳定等优点。本文旨在研究基于模糊控制的船舶动力定位控制器的设计与仿真，为航运行业提供实用的控制方法，从而提高船舶的航行质量与安全性。
二、研究内容与方法
（一）研究内容
本文的研究内容主要包括以下几个方面：
1.分析船舶动力系统的运动模型，建立数学模型，分析其非线性和时变特性。
2.针对传统的PID控制器的不足之处，探究基于模糊控制的船舶动力定位控制方法的原理和优势。
3.设计船舶动力定位控制器的模糊控制器，并通过模极点配置法确定其初始参数。
4.基于MATLAB/Simulink平台，搭建船舶动力定位控制系统的仿真模型，分析控制器的性能指标。
5.结合实际船舶动力定位控制的需求特征，优化控制器参数，提高控制器的性能和稳定性。
（二）研究方法
本文采用实验研究和理论分析相结合的方法，通过对船舶动力控制系统的数学模型进行分析和建立，分析其非线性和时变特性，针对传统的PID控制器的不足之处，探究基于模糊控制的船舶动力定位控制方法的原理和优势，并通过模极点配置法确定模糊控制器的初始参数。在MATLAB/Simulink平台上，搭建船舶动力定位控制系统的仿真模型，进行仿真实验，分析控制器的性能指标。最后，结合实际船舶动力定位控制的需求特征，优化控制器参数，提高控制器的性能和稳定性。
三、预期成果
1.建立船舶动力定位控制系统的数学模型，分析其非线性和时变特性，并掌握模糊控制的基本原理和设计方法。
2.设计船舶动力定位控制器的模糊控制器，并基于MATLAB/Simulink平台搭建船舶动力定位控制系统的仿真模型，并进行仿真分析。
3.优化控制器参数，提高控制器的性能和稳定性，为船舶动力定位控制提供新的实用方法。
四、研究计划进度
时间工作内容
2021.7-2021.8船舶动力定位控制方法文献调研，研究船舶运动特性
2021.9-2021.10建立船舶动力系统数学模型，分析其非线性和时变特性
2021.11-2022.2探究基于模糊控制的船舶动力定位控制方法的原理和优势
2022.3-2022.4设计船舶动力定位控制器的模糊控制器，并基于MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型
2022.5-2022.6进行仿真实验，并分析控制器的性能指标
2022.7-2022.8优化控制器参数，提高控制器的性能和稳定性
2022.9-2022.10撰写论文，整理实验资料，准备结题报告
五、参考文献
[1]AnandS,RavikumarS,KannanR.Fuzzylogiccontrolformarinepropulsionsystem.IEEEInternationalConferenceonComputerCommunicationandInformatics(ICCCI),2018.
[2]WangG,ShenC,ZhangY,ChenY.NonlinearPIDparameterstuningforvesselsteeringcontrolbasedonphase-leadcompensation.ControlEngineeringPractice,2019.
[3]DuanX,ZhangY,ChenW,WangG.Dynamicanalysisandcontrolofunderactuatedautonomoussurfacevehicle.AppliedOceanResearch,2019.
[4]AmbilyPS,DeepaS.Simulationoffuzzylogicbasedanti-swaycontrolofanoverheadcrane.IEEEInternationalConferenceonIntelligentComputing,InstrumentationandControlTechnologies(ICICICT),2017.