起重船模型預(yù)測動(dòng)力定位控制的研究.pdf

1、隨著人們對海洋的探索,海洋開發(fā)與建設(shè)事業(yè)日益發(fā)展,起重船成為海洋全方位開發(fā)必不可少的工具。起重船的作業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜,并且,隨著起重船的大型化,它的工作地點(diǎn)也逐漸向深海擴(kuò)展,對船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的精度要求越來越高。本文針對起重船的作業(yè)特點(diǎn),建立起重船數(shù)學(xué)模型并對其進(jìn)行仿真驗(yàn)證;在起重船動(dòng)力定位控制器的設(shè)計(jì)中引入了先進(jìn)的模型預(yù)測控制技術(shù),使用模型預(yù)測控制算法能夠預(yù)測擾動(dòng)力對船舶運(yùn)動(dòng)的影響,用控制器對擾動(dòng)力影響進(jìn)行補(bǔ)償,進(jìn)而使起重船根據(jù)海洋環(huán)境

2、的變化來調(diào)整位置,提高起重船的作業(yè)效率,實(shí)現(xiàn)起重船運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)控制,保證了作業(yè)的安全可靠。
　　 本文基于合理的假定條件降低起重船模型的復(fù)雜度,僅對吊物系統(tǒng)部分考慮,以Thor I.Fossen所提出的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型為基礎(chǔ),建立三自由度起重船數(shù)學(xué)模型并實(shí)現(xiàn)了仿真驗(yàn)證。
　　 本文針對外界擾動(dòng)力設(shè)計(jì)模型預(yù)測控制器。針對風(fēng)、浪、流等海洋環(huán)境作用力及力矩建立了環(huán)境擾動(dòng)力模型,起重船吊索會受到環(huán)境干擾產(chǎn)生偏角對船造成外力

3、擾動(dòng),利用球擺模型建立吊索張力模型,然后針對這些外界擾動(dòng)力設(shè)計(jì)模型預(yù)測控制器。
　　 本文基于動(dòng)態(tài)矩陣控制算法(以下簡稱DMC)實(shí)現(xiàn)了模型預(yù)測控制。這一算法對外界干擾信號以及輸入輸出約束條件具有很好的處理效果。為了使控制系統(tǒng)得到更加理想的控制效果,本文在DMC算法中引入了PID控制理論,采用加入了PID形式穩(wěn)態(tài)誤差加權(quán)項(xiàng)的性能指標(biāo),得到改進(jìn)的DMC算法,據(jù)此設(shè)計(jì)了改進(jìn)的模型預(yù)測控制器。
　　 最后,本文在MATLAB平臺