基于反步法的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，陸地資源的日趨枯竭，越來(lái)越多的國(guó)家將眼光投向海洋資源。海洋面積占地球面積超過(guò)百分之七十，資源相對(duì)豐富，是未來(lái)資源的主要來(lái)源，船舶和半潛式平臺(tái)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(lèi)對(duì)海洋開(kāi)發(fā)和探索的范圍越來(lái)越廣，傳統(tǒng)的錨式定位不再適用，船舶和平臺(tái)的動(dòng)力定位系統(tǒng)的研究日益受到重視。
　　船舶動(dòng)力定位(Dynamic Positioning，DP)系統(tǒng)是船舶依靠推力系統(tǒng)的推力，克服風(fēng)、浪、流等外部環(huán)境因素

2、的影響，使船舶自動(dòng)保持在一定艏向和位置（固定位置或者預(yù)設(shè)航跡）?，F(xiàn)代船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)和傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)相比，有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，例如不受水深限制、定位準(zhǔn)確、速度快等。
　　本文首先分析了船舶動(dòng)力定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀，然后分別建立了船舶運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，以及環(huán)境力風(fēng)、浪、流的外載荷數(shù)學(xué)模型。
　　動(dòng)力定位的核心是控制技術(shù)，本文根據(jù)動(dòng)力定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究了動(dòng)力定位系統(tǒng)的控制策略。針對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)模型的非線性特性，設(shè)計(jì)了一

3、個(gè)非線性反步法控制方法，它是一種將李雅普諾夫函數(shù)的選擇和控制器的設(shè)計(jì)結(jié)合的一種控制方法，并在MATLAB7軟件環(huán)境下通過(guò)仿真研究驗(yàn)證了反步法控制策略的有效性。作為比較，研究了第二代動(dòng)力定位系統(tǒng)LQG控制算法，它是一種將卡爾曼濾波和線性二次最優(yōu)控制結(jié)合起來(lái)的控制算法，根據(jù)動(dòng)力定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了MATLAB7仿真研究，驗(yàn)證了控制算法的有效性，最后針對(duì)反步法和LQG控制方法的控制效果及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然LQG控