[发明专利]一种基于模糊控制的航向控制方法及系统

说明书

本发明涉及航向控制技术领域，提供一种基于模糊控制的航向控制方法及系统，方法包括：计算航向角差值e；将航向角差值e与航向角差值阈值范围进行比较；当航向角e超出航向角差值阈值范围时，计算PID参数初始值K_p1、K_d1和K_i1；模糊计算，得到PID参数的修正量σK_p1和σK_d1；将计算得到的PID参数初始值K_p1、K_d1和K_i1以及PID参数的修正量σK_p和σK_d1输入预先生成的PID参数模糊矩阵模型中，生成PID参数；将生成的PID参数输送至船舶的受控系统，进行航向控制从而实现对船舶航向的模糊控制，提升船舶航行的稳定性和航线的准确性，为船舶航行提供便利。

技术领域

本发明属于航向控制技术领域，尤其涉及一种基于模糊控制的航向控制方法及系统。

背景技术

船舶上安装自动舵用于进行船舶的航向控制，其能把船舶控制在事先设定好的航向上持续航行，由于受各种条件的制约，无法实现船舶的航迹控制。随着计算机技术的发展和GPS全球卫星定位系统等先进导航设备在船舶上的安装，使船舶航迹控制成为可能。

目前，在船舶上布局的航迹智能控制策略主要包括航迹自动保持和航迹自动跟踪两个功能。所谓航迹自动保持是指因海上干扰引起船舶偏离计划航线时，具有自动返回原航线的能力；所谓航迹自动跟踪是：当船舶接近转向点时能自动根据预先设定的转向半径自动转到新航向，或船舶因避让偏离计划航线后，船舶具有自动返回原航线的能力。航迹智能控制的实现，可以使船舶自动地沿着预定航线航行，这对于船舶的航行安全，省时节能等具有十分重要的意义。

由于外在条件因素的存在，船舶在航行过程中，经常出现船舶自动避让或其他因素造成的船舶发生较大偏航的情形，当出现避让等导致的偏航情形时，需要对船舶进行回位调整控制，使船舶返回原先设定的应走航线进行航行，目前对于船舶的航向控制采用PID控制算法实现，但是现有的控制方式存在控制准确率较低，而且存在频繁的调整船舶航向，导致船舶稳定性较差的情形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊控制的航向控制方法，旨在解决现有技术提供的船舶航向的控制方式存在控制准确率较低，而且存在频繁的调整船舶航向，导致船舶稳定性较差的情形的问题。

本发明是这样实现的，一种基于模糊控制的航向控制方法，所述方法包括下述步骤：

计算船舶受控系统的航向角ψ与船舶系统预先设置的航向角ψ₀之间的航向角差值e；

将获取到的所述航向角差值e与预先设置的航向角差值阈值范围进行比较，判断所述航向角e是否在所述航向角差值阈值范围内；

当所述航向角e超出所述航向角差值阈值范围时，依据所述航向角差值e以及PID控制算法，计算PID参数初始值K_p1、K_d1和K_i1；

依据所述航向角差值e，计算航向角差值e的变化率ec(t)，并将所述航向角差值e和变化率ec(t)作为模糊输入量，进行模糊计算，得到PID参数的修正量σK_p1和σK_d1；

将计算得到的所述PID参数初始值K_p1、K_d1和K_i1以及PID参数的修正量σK_p和σK_d1输入预先生成的PID参数模糊矩阵模型中，生成PID参数；

将生成的所述PID参数输送至船舶的受控系统，进行航向控制；

当所述航向角e在所述航向角差值阈值范围时，控制所述受控系统继续按照当前的航向行驶。