基于干擾觀測器的船舶動力定位控制器研究.pdf

1、動力定位是在近些年來才被逐漸提出的一個問題，其區(qū)別于傳統(tǒng)的錨泊定位，是指海洋船舶或結(jié)構(gòu)物通過自身的動力系統(tǒng)，在克服外界干擾的情況下，保持船舶或結(jié)構(gòu)物的運動狀態(tài)或者定點懸?？刂?。隨著國家大力發(fā)展海洋事業(yè)，海上作業(yè)將會面臨不斷增大的施工難度，而動力定位技術(shù)在海洋資源勘探、石油開采、物資運輸?shù)雀黜検聵I(yè)中將會發(fā)揮越來越重要的作用。從動力定位技術(shù)發(fā)展至今，其控制算法經(jīng)過了不斷的更新?lián)Q代，以便其不斷適應(yīng)新形勢下的挑戰(zhàn)，而海洋環(huán)境及船舶運動的非線性也

2、導(dǎo)致了成熟發(fā)展的非線性控制理論在動力定位控制領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決系統(tǒng)中外界擾動和觀測干擾的影響，可以在閉環(huán)控制中引入干擾觀測器，對干擾進行觀測并抑制，保證閉環(huán)系統(tǒng)的高精度性能，將干擾觀測器應(yīng)用于船舶動力定位系統(tǒng)是一種行之有效的創(chuàng)薪性的方法。
　　本文利用供給船的數(shù)學(xué)模型對建立的控制系統(tǒng)進行了驗證。研究過程中，本文分析了船舶在三自由度系統(tǒng)下的運動學(xué)和動力學(xué)模型，對系統(tǒng)建立了基于狀態(tài)空間方程的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)船舶在海面上漂浮或者航行時，總

3、會受到來自海上風(fēng)浪流等各種復(fù)雜的釙在條件的干擾，這加大了系統(tǒng)控制設(shè)計的難度。干擾觀測器的引入，可以有效的觀測并估計船舶受到的外界力和力矩的干擾，并在系統(tǒng)中引入干擾補償量，在系統(tǒng)受到干擾產(chǎn)生偏移時能夠提前預(yù)知偏移方向與偏移量，進而克服外界干擾帶來的不必要的擾動。由于動力定位中主要的擾動是低頻信號，干擾觀測器的核心內(nèi)容是對觀測器內(nèi)部的低通濾波器的分析，因此干擾觀測器的主要工作重點就是低通濾波器的設(shè)計。為了更好的實現(xiàn)對系統(tǒng)的設(shè)計，文章在控制系