船舶動(dòng)力定位控制及推力分配優(yōu)化研究.pdf

1、船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)是一種僅由船舶自身的推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生推力抵御外界環(huán)境擾動(dòng)，維持其設(shè)定位置及艏向或跟蹤某一設(shè)定軌跡的自動(dòng)控制系統(tǒng)。船舶動(dòng)力定位高層控制系統(tǒng)是整個(gè)動(dòng)力定位系統(tǒng)的核心，由動(dòng)力定位控制器模塊和推力分配模塊構(gòu)成，其中動(dòng)力定位控制器計(jì)算出船舶抵抗環(huán)境擾動(dòng)所需要產(chǎn)生的期望合力和力矩，推力分配將期望合力及力矩分配到各個(gè)推進(jìn)器上。本文針對(duì)船舶動(dòng)力定位控制器的設(shè)計(jì)和推力分配優(yōu)化問題進(jìn)行研究，旨在提高船舶的定位精度，延長推進(jìn)設(shè)備的使用壽命，增強(qiáng)動(dòng)

2、力定位控制系統(tǒng)的性能，具體研究工作如下:
　　首先，建立船舶運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系，構(gòu)建船舶水面三自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，分析海洋環(huán)境擾動(dòng)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響，建立海洋環(huán)境擾動(dòng)數(shù)學(xué)模型。然后，基于離散船舶水面三自由度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀測器估計(jì)出作用在船舶上的環(huán)境擾動(dòng)力及力矩，根據(jù)模型預(yù)測控制的基本原理，結(jié)合擾動(dòng)觀測器，設(shè)計(jì)船舶動(dòng)力定位控制器。進(jìn)一步，以降低推進(jìn)器功率消耗、減少推力分配誤差以及避免推進(jìn)器配置矩陣奇異為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)推進(jìn)