海军工程大学 张 杨

船控手操盒是一种嵌入式终端设备，体积小、功耗低，更能满足特种船舶的作业要求。针对船舶动力定位控制的需求，采用仿人智能PID算法设计控制器实现该手操盒对船舶艏向的控制。

1 引言

本文主要讨论了智能PID的模糊控制规则进行函数转化，并在手操盒中模拟仿真，对动力定位技术的开发具有深远的意义。

2 仿人智能PID数学设计与特性

在一般PID控制器中，我们设定常参数为kp、ki、kd。设定e为误差、为误差变化率，则kp、ki、kd与它们的关系式为公式1：

偏差其权重的变化与偏差的变化正相关，两者要么同增大，要么同减小。而偏差变化率其权重的变化与偏差负相关，偏差增大时，偏差变化率的权重减小，反之则反之。误差e和误差变化率与权重的关系如下（公式2）：

以上函数变化曲线形状如图1所示：

图1 误差和误差变化率权重函数曲线

上面的关系式中k11、k12、k21、k22、k31、k32为比例因子，它们决定了曲线幅度；b11、b12、b21、b22、b31、b32为权重因子，它们决定了曲线的宽度，它们越大，曲线就越向左右延伸，可以通过改变b11、b12、b21、b22、b31、b32值来小幅度的调整e和在关系式中权重。

3 PID在船控手操盒中的仿真

先把船控手操盒及PID硬件电路准备好，写入程序，为了能更准确地对船体动力定位实施有效控制，我们在以上基础上加入动力定位控制功能。利用电脑软件设计出一个船体模型，将手操盒与电脑利用以太网进行连接，实现硬件间的数据传输；最后运行手操盒中基于Linux操作系统下在ARM处理器上预先写入的PID控制程序。……