救助船動力定位智能控制及仿真的研究.pdf

1、隨著船舶與海洋工程的開發(fā)和發(fā)展,動力定位系統(tǒng)已廣泛應用于多種船舶和海洋平臺上,并日益對船位的保持提出了更高的要求,而這些要求最終將基于控制技術(shù)來實現(xiàn)。為此,人們一直在尋找控制效果更好的控制技術(shù),自抗擾控制(Active disturbance rejection control,簡稱ADRC)即是其中的一種可以嘗試的新型控制技術(shù)。
　　 作者以救助船“北海救115”輪為研究對象,針對其動力定位系統(tǒng)中的相關(guān)工作模式,設(shè)計ADRC控

2、制器,并在不同航速和不同海況下仿真驗證了其控制性能。
　　 本文首先基于MMG建模機理建立了適用于動力定位系統(tǒng)的平面三自由度操縱運動模型和純橫移運動模型。其中,平面三自由度操縱運動模型分別考慮常速正航模型和低速正航模型。并對三自由度船舶運動模型用實船操縱試驗數(shù)據(jù)進行了仿真驗證。在此過程中,對相關(guān)參數(shù)進行了調(diào)整,用以提高數(shù)學模型的預報精度。
　　 然后,研究設(shè)計了自抗擾控制器,對控制器中的跟蹤微分器、擴張狀態(tài)觀測器和非光滑

3、反饋的算法進行了具體說明,并簡要闡述了各部分參數(shù)整定的方法。
　　 最后,設(shè)定本課題的工程背景為救助船駛向固定被支援點的過程,并把所設(shè)計的ADRC控制器應用于該過程所涉及的航向保持、縱移運動和橫移運動三個子過程中,分別在理想海況、改變航速和存在風浪流海況下與PID控制器進行仿真分析比較。
　　 仿真結(jié)果表明:ADRC控制器控制效果和魯棒性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器,舵角和螺距的輸出曲線更緩更平滑,并且控制輸出的穩(wěn)態(tài)精度更高