船舶動力定位系統(tǒng)中的非線性狀態(tài)估計(jì)及推力分配研究.pdf

1、隨著人類對海洋的開發(fā)逐漸普遍，為了保障在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境下海洋工程結(jié)構(gòu)物的安全性，對海洋工程裝備及技術(shù)提出了新的要求，定位技術(shù)就是其中之一。與傳統(tǒng)的錨泊定位相比，動力定位因其定位精度高、機(jī)動性強(qiáng)且不受水深限制等優(yōu)點(diǎn)，在海洋開發(fā)中倍受青睞?？刂葡到y(tǒng)是動力定位系統(tǒng)的核心部分，其性能的好壞直接影響到定位的精確性、實(shí)時性和魯棒性。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍ΤＳ玫臄U(kuò)展卡爾曼濾波在解決非線性狀態(tài)估計(jì)中存在的局限性，本文將無跡卡爾曼濾波

2、和粒子濾波兩種非線性濾波方法引入到船舶動力定位實(shí)時狀態(tài)估計(jì)的研究中。大量的仿真結(jié)果表明：在濾波精度上，無跡卡爾曼濾波和粒子濾波要明顯優(yōu)于擴(kuò)展卡爾曼濾波；在實(shí)時性上，濾波精度相當(dāng)?shù)那疤嵯聰U(kuò)展卡爾曼濾波最好，無跡卡爾曼濾波次之，而粒子濾波耗時最長；在工程應(yīng)用上，無跡卡爾曼濾波能同時滿足精度和實(shí)時性要求，是當(dāng)前動力定位系統(tǒng)應(yīng)用中有前景的一種濾波方法，而粒子濾波在工程應(yīng)用上還需解決實(shí)時性問題。
　　⑵動力定位系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)模型中的過程噪聲和

3、量測噪聲的統(tǒng)計(jì)特性具有未知性和不確定性的特點(diǎn)，針對現(xiàn)有狀態(tài)估計(jì)算法假定過程噪聲和量測噪聲的統(tǒng)計(jì)特性已知且確定的問題，本文引入了Sage-husa算法對動力定位系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)模型中的過程噪聲和量測噪聲參數(shù)進(jìn)行實(shí)時估計(jì)，并與無跡卡爾曼濾波結(jié)合形成了自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波器。大量的仿真結(jié)果表明：自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波器的濾波精度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的無跡卡爾曼濾波器。
　?、轻槍ΜF(xiàn)有 Sage-husa算法要求過程噪聲及量測噪聲服從高斯分布且方差均為