動(dòng)力定位系統(tǒng)多PID切換控制研究.pdf

1、隨著人類對海洋資源探索開發(fā)的逐漸加深，對于遠(yuǎn)洋和深海作業(yè)船舶的需求也在不斷增漲。由于深海海洋環(huán)境條件十分惡劣，傳統(tǒng)的錨泊系統(tǒng)在定位能力以及經(jīng)濟(jì)性等方面已經(jīng)無法滿足對深海船舶的定位要求。為了更好的應(yīng)對復(fù)雜多變的深海環(huán)境，提高此類船舶抵抗外部環(huán)境的能力，以推進(jìn)器相互配合完成控制動(dòng)作的動(dòng)力定位技術(shù)的研究日益受到重視。
　　 動(dòng)力定位系統(tǒng)主要包括位置參考系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)三個(gè)部分，而控制系統(tǒng)作為動(dòng)力定位系統(tǒng)的核心部分，標(biāo)志著動(dòng)力定

2、位技術(shù)的發(fā)展水平。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)也變得日趨復(fù)雜。一般的動(dòng)力定位系統(tǒng)只是依靠單一的控制器針對某一特定海況進(jìn)行控制，卻很難完成在廣域范圍內(nèi)對船舶的動(dòng)力定位控制。對于復(fù)雜的海洋環(huán)境，風(fēng)浪流等因素的干擾都是隨機(jī)變化的，僅憑單一控制器的無法滿足廣域環(huán)境下的控制要求?；谝陨锨疤幔瑸榱颂岣呦到y(tǒng)控制的精確性和切換過程的平滑性，本文將非線性的控制對象模型拆解為四個(gè)連續(xù)的線性部分，并用離散的模糊切換規(guī)則將其融合為一個(gè)混雜系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了針對多海

3、況條件下的動(dòng)力定位多PID切換控制系統(tǒng)，并用計(jì)算機(jī)軟件對此控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　　 首先，通過分析建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，包括船舶的運(yùn)動(dòng)模型，推力分配模型以及基于風(fēng)浪流作用的海洋環(huán)境模型。其中，風(fēng)的作用力可視為高斯白噪聲，采用前饋控制來補(bǔ)償其作用力;波浪力是環(huán)境載荷的重要組成部分，主要由低頻和高頻波浪運(yùn)動(dòng)疊加而成。其次，根據(jù)平靜、高等、中等、極端四種典型海況的定義分別設(shè)計(jì)了對應(yīng)的非線性無源觀測器集與控制器集。最后，通過模糊切換