文章标题：基于改进Smith预估和混合BAS的无人船航向设计

文章作者：张会霞, 赵照, 刘奕彤, 蒋旭辉, 吴文洋
关 键 字：航向控制;Smith预测器;模糊PID;BAS-HAS-GA算法
文章摘要：在无人船航向控制中，控制器设计的优化对于系统在复杂海况下的动态性能至关重要。传统PID控制器因难以处理时滞和非线性问题，导致控制精度受限。本文提出一种融合改进Smith预估器与模糊PID的复合控制，并设计基于天牛须搜索算法（BAS）、和声算法（HSA）和遗传算法（GA）的混合优化方法，用于参数整定。改进的Smith预估器通过动态补偿时滞环节，结合模糊PID的自适应调节能力，显著提升系统鲁棒性；混合优化算法通过动态步长调整和自适应权重更新机制，实现控制参数的高效全局优化。仿真结果表明，所提方法在复杂海况下的航向偏差较传统PID降低32.5%，调节时间缩短24.8%，且稳定性分析验证了闭环系统的全局渐近收敛性。