熊 瑛 ，颜 俐 ， 许 建

(1 中南民族大学 电子信息工程学院，武汉 430074；2 中国舰船研究设计中心，武汉 430064)

由于任务的需要，潜艇主要在近海的水面及近水面航行，其活动范围经常在水面和距水面几十米的浅海区.统计资料表明，海面大约在70%的时间里有大小不同的海浪发生，因此潜艇在任务中不可避免地经常在风浪环境中运动.在海浪的作用下，潜艇会产生摇摆和击水，不仅影响潜艇的水面航行，而且影响潜艇的近水面航行.在PID操舵仪[1-3]中，通常采用控制参数人工整定的办法来适应潜艇航行工况和外部环境的变化.若控制参数不合适，将导致控制效果变差，操舵幅度大，操舵频繁，舵机损耗大，缺乏对潜艇动态变化及海况变化的自适应能力.自适应自动舵[4，5]提高了控制的精确性，减少了操纵工作量，但是，它以代价函数中的参数估算为基础，而且需要精确地建立扰动模型，算法繁琐，实现成本高，加上潜艇的非线性特性，控制效果和稳定性难以保证.因此，对潜艇在水面和近水面航行的操纵控制进行研究，并设计合理的滤波器滤除或衰减风浪干扰对操舵的影响将是本文的重点.

1 航向控制器和滤波器的设计

1.1 控制系统的结构设计

神经网络[6-8]是通过采用某种网络拓扑结构而构成的功能强大的活性网络，具有很强的非线性逼近能力，以及自学习、自适应和模型辨识的能力.潜艇在实际航行运动控制中，由于其航行速度的变化以及外界风、浪、流……