執(zhí)行機(jī)構(gòu)滯后的動(dòng)力定位船控制方法研究.pdf

1、海洋資源成為現(xiàn)今主流資源之一，人們對其重視不斷加大，動(dòng)力定位技術(shù)也隨之備受青睞。動(dòng)力定位系統(tǒng)是由測量裝置收集測量信號，控制系統(tǒng)根據(jù)測量信號給出控制量，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推力和力矩用于抵抗風(fēng)，浪，流等外界干擾，實(shí)現(xiàn)對船舶或海洋平臺的定點(diǎn)控制、航跡等任務(wù)。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)和物理特性，以及控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蛩?，推進(jìn)器從最大負(fù)向力到最大正向力存在過度時(shí)間，并且推進(jìn)器響應(yīng)指令是動(dòng)態(tài)過程，每步采樣時(shí)間內(nèi)增量有限，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)接

2、收到控制命令后，不能立即響應(yīng)，出現(xiàn)時(shí)滯現(xiàn)象。執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)滯會(huì)產(chǎn)生超調(diào)量變大，穩(wěn)定時(shí)間增加的后果，甚至出現(xiàn)振蕩，發(fā)散，不穩(wěn)定的情況，本文針對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)滯特性研究控制方法。
　　本研究首先針對水面船舶進(jìn)行三自由度數(shù)學(xué)建模，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的時(shí)滯等效變換成控制輸入時(shí)滯，對風(fēng)，浪，流等環(huán)境干擾因素進(jìn)行建模，并對船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證。其次，船舶在水面運(yùn)動(dòng)會(huì)受到環(huán)境中高頻和低頻疊加的干擾，控制器通過船舶的位置變化來產(chǎn)生控制指令，為了避免

3、響應(yīng)一階波浪的干擾，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)只對外部緩慢變化的環(huán)境力進(jìn)行響應(yīng)，分別設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模估計(jì)濾波器和非線性估計(jì)濾波器，來濾除位置和艏向中的高頻干擾，這樣可以避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)磨損及能源浪費(fèi)，并且能對無法測量的狀態(tài)量進(jìn)行估計(jì)。濾波效果與Kalman濾波效果進(jìn)行仿真比較分析。最后，將反步法與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)反步滑?？刂破鳌２⑶覍ζ溥M(jìn)行穩(wěn)定性分析，并與常規(guī)PID和常規(guī)滑?？刂七M(jìn)行仿真對比分析?；诜床椒ㄔO(shè)計(jì)自適應(yīng)律，結(jié)合模糊控制，設(shè)計(jì)自適應(yīng)模糊控制器