基于模型預測控制的動力定位控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前大多數(shù)船舶及海上浮式作業(yè)平臺都配備了不同等級的動力定位系統(tǒng)(DynamicPositioning System，即DPS)。它們在不借助錨泊系統(tǒng)的情況下，利用各類傳感器檢測出外界環(huán)境(如海風、波浪、海流等)的干擾和自身狀態(tài)的變化，使用自身配備的自動控制系統(tǒng)對各類信息進行實時處理，解算出能夠使自身恢復到目標位姿所需控制力，保持在所期望的位姿上，從而實現(xiàn)動力定位。作為一種高新控制系統(tǒng)，近年來，DPS在復雜的海洋環(huán)境中取得了良好的定位效果

2、，受到人們越來越多的關注，應用范圍越來越廣。
　　 本論文以某深水鉆井平臺作為研究對象，設計了一種基于模型預測控制(ModelPredictive Control，即MPC)的動力定位控制系統(tǒng)。主要研究工作如下：
　　 (1)根據(jù)剛體動力學及運動學理論，建立了某深水平臺的線性低頻運動數(shù)學模型。同時建立了包括海風、二階波浪和海流等環(huán)境干擾模型。
　　 (2)基于MPC理論中的動態(tài)矩陣控制(Dynamic Matri

3、x Control，即DMC)算法，以平臺的低頻線性運動模型作為預測模型，設計了動力定位DMC控制器。
　　 (3)針對深水鉆井平臺的推進系統(tǒng)的特點，深入研究了推力分配問題，重點研究了推力分配邏輯，提出了解決推進系統(tǒng)中的各類約束條件和限制條件的方法，并針對全回轉推進器組成的冗余推進器系統(tǒng)，設計了四種推力分配方案。
　　 (4)設計并實現(xiàn)了深水鉆井平臺動力定位半實物仿真系統(tǒng)。在該仿真系統(tǒng)下進行了動力定位控制系統(tǒng)仿真和水池模