動力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計研究.pdf

1、隨著海洋資源勘探、開發(fā)等海上作業(yè)任務(wù)不斷向著深海遠海擴展，受水深的限制，傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足定位要求，因此，越來越多的船舶需要加裝動力定位系統(tǒng)。近年來，隨著動力定位技術(shù)的逐漸發(fā)展，船舶動力定位控制系統(tǒng)的軟硬件也越來越復(fù)雜，使用硬件在環(huán)技術(shù)對船舶動力定位控制器的功能、性能與故障處理能力進行系統(tǒng)地測試就愈加重要。硬件在環(huán)仿真器是硬件在環(huán)測試中不可或缺的一部分，因此，動力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2、　　本文的主要研究內(nèi)容包括動力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計研究及船舶動力定位控制器設(shè)計。首先，建立了船舶水面三自由度運動數(shù)學模型，分析了海風、海浪、海流的特性，計算了海洋環(huán)境作用在船舶上的擾動力及力矩，基于此，用MATLAB/Simulink搭建了硬件在環(huán)仿真器設(shè)計所需要的船舶運動模塊和海洋環(huán)境模塊，同時，也為船舶動力定位控制器驗證提供了仿真環(huán)境。然后，使用個人計算機作為宿主機、工控機作為目標機，搭建了通過以太網(wǎng)通訊的“宿主機-目標機

3、”雙機互聯(lián)模式的硬件在環(huán)仿真器，使用Microsoft Visual Studio制作了簡潔、友好的用戶交互界面，方便硬件在環(huán)仿真器的使用。另外，在考慮海洋環(huán)境擾動時變未知、船舶位置和艏向可測、船舶速度不可測的情況下:(1)設(shè)計了基于卡爾曼濾波的船舶運動狀態(tài)觀測器，實現(xiàn)船舶位置和艏向濾波及船舶速度估計;(2)進一步，設(shè)計了基于船舶速度估計的擾動觀測器，估計海洋環(huán)境作用在船舶上的擾動力及力矩;(3)設(shè)計了基于模型預(yù)測控制的船舶動力定位控制