[发明专利]基于模糊PID算法的船舶航向控制器

摘要

本发明公开了一种基于模糊PID算法的船舶航向控制器，控制器包括：输入单元，用于根据船舶需要的舵向偏角和步进电机驱动单元的输出，获得理想的舵角偏转；模数转换单元，用于数模转换与模数转换；模糊参数校正单元，用于根据步进电机驱动单元的输出与理想的舵角偏转进行模糊参数校正；PID调节单元，根据模糊参数校正单元和步进电机驱动单元的输出进行PID调节；PWM信号输出单元，用于根据PID调节单元的输出，输出控制步进电机工作的PWM波形；步进电机驱动单元，用于驱动步进电机控制船舶航向，并实时反馈船舶的位置、速度和舵偏角。本发明针对采用模糊PID控制算法，实现船舶舵机的自适应调控。

主权项

一种基于模糊PID算法的船舶航向控制器，其特征在于，包括：输入单元，用于根据船舶需要的舵向偏角和步进电机驱动单元的输出，获得理想的舵角偏转并输出；模数转换单元，用于将PID调节单元的输出进行数模转换后发送给PWM信号输出单元，也用于将步进电机驱动单元的输出进行模数转换后发送给输入单元；模糊参数校正单元，用于根据步进电机驱动单元的输出与理想的舵角偏转进行模糊参数校正；ID调节单元，根据模糊参数校正单元的结果对PID调节单元的输出量进行调节，其中PID控制算法为：$U_{\left(n\right)}=K_P*e\left(n\right)+K_I\underset{i=0}{\overset{n-1}{\Σ}}e\left(i\right)+K_D\[e\left(n\right)-e(n-1)\]$式中：U(n)为第n个采样时刻PID调节单元的输出量；e(n)为第n个采样时刻的输入单元获得的实际偏差量；K_P、K_I、K_D分别为比例、积分和微分系数；PWM信号输出单元，用于根据PID调节单元的输出，输出控制步进电机工作的PWM波形；步进电机驱动单元，用于根据PWM波形脉冲来将电脉冲信号转变为角位移或线位移，驱动步进电机控制船舶航向，并实时反馈船舶的位置、速度和舵偏角。