耙吸挖泥船的船舶運動建模及濾波技術(shù)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(fù)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(yīng)的響應(yīng),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(fēng)、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(fù)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(fù)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(shè)集團2009年度重點科技攻關(guān)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(shù)學(xué)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(guān)參數(shù)如流體動力計算的經(jīng)驗公式。同時,本文又采用了機理建模法和辨識建模法相結(jié)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(guān)參數(shù),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(shè)計提供了模型支撐。
　　在動力定位系統(tǒng)濾波器設(shè)計方面,本文分析了耙吸挖泥船船舶運動的特點,