鋪纜船作業(yè)過程中的循跡控制方法的研究.pdf

1、鋪纜船是用于鋪設(shè)或維修海底電纜和電纜的專用工程船。鋪纜船在鋪纜作業(yè)中必須進(jìn)行循跡控制,才能保證鋪纜船按照指定的路由進(jìn)行作業(yè),動(dòng)力定位系統(tǒng)是鋪纜船實(shí)現(xiàn)精確鋪纜的核心裝備。本文建立了鋪纜設(shè)備和鋪纜船的數(shù)學(xué)模型,并針對鋪纜船在拖拽埋設(shè)犁進(jìn)行近海鋪纜作業(yè)過程中的循跡控制方法進(jìn)行了研究。
　　 首先,本文介紹了鋪纜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),并對鋪纜作業(yè)的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行了合理的假設(shè),為之后的設(shè)備及船舶模型的簡化打下基礎(chǔ)。而后,對在鋪纜過程中埋設(shè)犁受到的海底

2、土壤摩擦阻力的數(shù)學(xué)模型做了重點(diǎn)研究,以實(shí)際埋設(shè)犁的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),獲得了埋設(shè)犁運(yùn)動(dòng)模型,并進(jìn)行了仿真,同時(shí)還介紹和簡單分析了拖鏈運(yùn)動(dòng)和受力的數(shù)學(xué)模型。為鋪纜船模型的建立和控制方法的研究打下基礎(chǔ)。
　　 其次,以實(shí)際的某近海供應(yīng)船為基礎(chǔ),其參數(shù)與中型鋪纜船相似,且為典型的動(dòng)力定位船。通過合理假設(shè),考慮了埋設(shè)犁對鋪纜船的縱向運(yùn)動(dòng)的影響,建立了鋪纜船低速運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,并仿真驗(yàn)證了模型的合理性。同時(shí)針對與動(dòng)力定位船息息相關(guān)的推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了

3、研究,得到了動(dòng)力定位鋪纜船推進(jìn)器的動(dòng)力限制。本文還建立了環(huán)境干擾力的數(shù)學(xué)模型。
　　 最后研究了航跡規(guī)劃的方法,使用參考模型來產(chǎn)生平滑的航跡,使用LOS方法計(jì)算航跡偏差及艏向偏差,提出了直接式鋪纜船作業(yè)的循跡控制策略,并設(shè)計(jì)循跡控制算法?？刂扑惴ㄖ懈鶕?jù)實(shí)際推進(jìn)器的限制設(shè)置了推力飽和單元,用以限定鋪纜作業(yè)的速度。鋪纜船循跡控制包括航停和循跡兩種模式,本文針對這兩種模式的控制方法分別進(jìn)行了研究,并設(shè)計(jì)了PID控制參數(shù)和自整定模糊PI