現(xiàn)代船舶動力定位系統(tǒng)的建模研究.pdf

1、世界經(jīng)濟飛速發(fā)展,探索和開發(fā)海洋資源成為各國尋求可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。船舶和半潛式平臺等浮式作業(yè)系統(tǒng)是深海作業(yè)的重要載體,伴隨著人類對海洋開發(fā)和探索的范圍越來越廣,對船舶和平臺的定位系統(tǒng)的研究日益受到重視。
　　 船舶動力定位(Dynamic Positioning,簡稱DP)系統(tǒng)是指船舶依靠推力系統(tǒng)的力量,克服風、海流、海浪等外部環(huán)境的干擾,從而使自身保持在一定位置和艏向的系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的錨泊定位相比,現(xiàn)代船舶動力定位系統(tǒng)具有不

2、受水深限制、定位準確、迅速等優(yōu)點。海洋環(huán)境復雜多變,如何建立準確的數(shù)學模型一直是船舶動力定位系統(tǒng)的研究熱點。
　　 本文分析了船舶動力定位系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀,以課題所研究的海洋工程船為研究對象,分別建立了動力定位船舶、海洋環(huán)境干擾力和推進器系統(tǒng)的數(shù)學模型,并通過控制系統(tǒng)的整體設計和仿真實驗證明了模型的有效性。
　　 文章首先研究了不同的船舶模型結構及其水動力項的計算方法,然后結合具體的實驗船模計算了其相關的流體動力導數(shù)

3、和數(shù)學模型,介紹了實驗船模和實船模型的轉換方法。海上動力定位船舶的海洋環(huán)境擾動作用力主要包括風、海浪和海流等,海洋環(huán)境復雜多變,在不同的海況下擾動模型也不同,文章討論了海洋環(huán)境作用力的數(shù)學模型。介紹了推力器系統(tǒng)的結構,分配策略,提出了螺旋槳推進器的推力數(shù)學模型及推力和轉矩系數(shù)的計算方法。
　　 其次,研究了Kalman濾波器的設計及其性能。根據(jù)動力定位系統(tǒng)的數(shù)學模型,研究了動力定位的濾波和狀態(tài)估計方法；通過濾波和參數(shù)估計,得到船