耙吸挖泥船的船舶運動建模及濾波技術研究.pdf

1、船舶動力定位是指船舶無須借助錨泊系統(tǒng)的作用,而能不斷檢測出船舶的實際位置和目標位置的偏差,通過控制器計算出船舶克服外界干擾到達或恢復到目標位置所需要的推力和推力矩的大小,然后由推力分配系統(tǒng)使各個推進器做出相應的響應,進而使船舶盡可能的保持在目標位置或軌跡上。對于海洋中作業(yè)的耙吸挖泥船而言,動力定位系統(tǒng)的主要目的是實現(xiàn)船舶縱蕩、橫蕩和艏搖三個自由度的控制。
　　耙吸挖泥船在海平面上的運動主要包括低頻運動和高頻運動兩部分。其中,低頻運

2、動是由風、流、二階波浪力、耙頭拖力和推進器等相互作用引起的低頻漂移,高頻運動是因一階波浪力引起的船舶往復振蕩。影響船舶動力定位精度的因素主要來源于船舶的高頻往復振蕩和測量系統(tǒng)的誤差,為了實現(xiàn)精確的動力定位,需要通過濾波器濾除這些干擾因素的影響,準確的估計出船舶的實時位置信息(縱蕩方向和橫蕩方向)和艏搖角度。
　　本文來源于中國交通建設集團2009年度重點科技攻關項目,以耙吸挖泥船為研究對象,通過機理建模法建立了耙吸挖泥船動力定位狀

3、態(tài)下的船舶運動數學模型,包括船舶低頻運動模型、高頻運動模型、測量模型、艏噴反推力模型、推進器模型及環(huán)境擾動力模型等,并且給出了模型中相關參數如流體動力計算的經驗公式。同時,本文又采用了機理建模法和辨識建模法相結合的灰箱建模方法,運用遞推最小二乘法辨識出模型中的相關參數,從而提高了建模的精度。建立的船舶運動模型為動力定位系統(tǒng)中控制器和濾波器的設計提供了模型支撐。
　　在動力定位系統(tǒng)濾波器設計方面,本文分析了耙吸挖泥船船舶運動的特點,