基于自抗擾的船舶動力定位控制方法研究.pdf

1、隨著海洋工程的發(fā)展，動力定位系統(tǒng)已廣泛應用于海洋平臺和船舶上，由于船舶作業(yè)的復雜程度日益增加，對定位的要求也越來越高，船舶的定位能力很大程度上取決于動力定位系統(tǒng)所采用的控制方法。由于水面船舶所受的干擾較強以及船舶模型的非線性和不確定性，傳統(tǒng)的動力定位控制方法已不能滿足要求。需要尋找一種能夠抵抗干擾，并且控制器的設計不依賴于船舶精確模型的控制方法，通過研究發(fā)現(xiàn)自抗擾控制具有上述特點，因此，本文研究基于自抗擾的船舶動力定位系統(tǒng)控制問題。

2、r>　　 首先，建立了船舶和風、浪、流的數(shù)學模型。基于MMG建模機理建立了適合于動力定位系統(tǒng)的水面船舶三自由度數(shù)學模型，并且對海洋環(huán)境中的風、浪、流進行了數(shù)學建模，通過仿真試驗驗證了所建立船舶數(shù)學模型的有效性。建立的船舶模型和風、浪、流模型為后續(xù)驗證控制器的有效性奠定了基礎。
　　 其次，深入研究了自抗擾控制方法。首先分析了自抗擾控制器的結構，并且對它的各個組成部分--跟蹤微分器、擴張狀態(tài)觀測器和非線性狀態(tài)反饋控制律進行了詳細

3、闡述。然后討論了輸出信號中所帶噪聲對擴張狀態(tài)觀測器的影響，設計了帶有濾波功能的擴張狀態(tài)觀測器。改進后的觀測器在很大程度上減弱了噪聲對擴張狀態(tài)觀測器估計效果的影響。
　　 最后，研究了基于自抗擾的船舶動力定位控制方法。在動力定位的背景下，根據(jù)船舶模型的階數(shù)和對自抗擾控制方法的研究，設計了船舶動力定位白抗擾控制器，在自抗擾控制器中采用帶有濾波功能的擴張狀態(tài)觀測器。同時，針對自抗擾控制器中非線性反饋控制律參數(shù)較難整定問題，采用模糊控制