船舶動(dòng)力定位建模與控制算法研究.pdf

1、隨著人們對(duì)海洋資源的重視與開(kāi)發(fā),對(duì)船舶的控制性能、海上作業(yè)的要求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足正常的工作需求,而動(dòng)力定位系統(tǒng)具有操作方便、不受水深限制等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)廣泛的應(yīng)用于船舶及海洋平臺(tái),成為深海油氣開(kāi)發(fā)、海上裝卸、海底鋪管布纜等海上作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。動(dòng)力定位系統(tǒng)主要包括傳感測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng),本文主要針對(duì)動(dòng)力定位的控制算法進(jìn)行研究。
　　 本文首先介紹了動(dòng)力定位系統(tǒng)的組成和工作原理,以及動(dòng)力

2、定位的研究現(xiàn)狀。然后對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)中的船舶運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了研究,對(duì)船舶動(dòng)力定位中遭遇到的風(fēng)、浪、流環(huán)境載荷進(jìn)行計(jì)算,繪制了動(dòng)力定位能力曲線(xiàn),對(duì)動(dòng)力定位能力進(jìn)行分析。
　　 船舶運(yùn)動(dòng)受外界干擾力的影響很大,以及船舶運(yùn)動(dòng)模型的高度非線(xiàn)性,導(dǎo)致了動(dòng)力定位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。動(dòng)力定位控制算法的設(shè)計(jì)方法主要分為兩種:一是對(duì)低頻運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行線(xiàn)性化,應(yīng)用線(xiàn)性控制理論設(shè)計(jì)動(dòng)力定位控制器;二是直接應(yīng)用非線(xiàn)性控制算法設(shè)計(jì)動(dòng)力定位控制器。本文對(duì)這兩種

3、方法分別進(jìn)行了研究。
　　 在動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)中,卡爾曼濾波器主要用于狀態(tài)估計(jì)以及船舶模型參數(shù)的在線(xiàn)辨識(shí)。本文應(yīng)用卡爾曼濾波技術(shù),分離出船舶的低頻和高頻運(yùn)動(dòng)信號(hào),得到船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的最佳估計(jì),并對(duì)動(dòng)力定位船舶的動(dòng)力學(xué)模型、環(huán)境載荷等參數(shù)進(jìn)行辨識(shí);同時(shí)應(yīng)用線(xiàn)性二次型高斯(Linear Quadmtic Gaussian,LQG)控制方法,并結(jié)合風(fēng)、浪、流的前饋信息,設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波的LQG動(dòng)力定位控制算法。
　　 預(yù)測(cè)