耙吸挖泥船的船舶運(yùn)動(dòng)建模及濾波技術(shù)研究.pdf

1、船舶動(dòng)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(cè)出船舶的實(shí)際位置和目標(biāo)位置的偏差,通過控制器計(jì)算出船舶克服外界干擾到達(dá)或恢復(fù)到目標(biāo)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(gè)推進(jìn)器做出相應(yīng)的響應(yīng),進(jìn)而使船舶盡可能的保持在目標(biāo)位置或軌跡上。對(duì)于海洋中作業(yè)的耙吸挖泥船而言,動(dòng)力定位系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)船舶縱蕩、橫蕩和艏搖三個(gè)自由度的控制。
　　耙吸挖泥船在海平面上的運(yùn)動(dòng)主要包括低頻運(yùn)動(dòng)和高頻運(yùn)動(dòng)兩部分。其中,低頻運(yùn)

2、動(dòng)是由風(fēng)、流、二階波浪力、耙頭拖力和推進(jìn)器等相互作用引起的低頻漂移,高頻運(yùn)動(dòng)是因一階波浪力引起的船舶往復(fù)振蕩。影響船舶動(dòng)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(cè)量系統(tǒng)的誤差,為了實(shí)現(xiàn)精確的動(dòng)力定位,需要通過濾波器濾除這些干擾因素的影響,準(zhǔn)確的估計(jì)出船舶的實(shí)時(shí)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(tuán)2009年度重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,以耙吸挖泥船為研究對(duì)象,通過機(jī)理建模法建立了耙吸挖泥船動(dòng)力定位狀

3、態(tài)下的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,包括船舶低頻運(yùn)動(dòng)模型、高頻運(yùn)動(dòng)模型、測(cè)量模型、艏噴反推力模型、推進(jìn)器模型及環(huán)境擾動(dòng)力模型等,并且給出了模型中相關(guān)參數(shù)如流體動(dòng)力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。同時(shí),本文又采用了機(jī)理建模法和辨識(shí)建模法相結(jié)合的灰箱建模方法,運(yùn)用遞推最小二乘法辨識(shí)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(yùn)動(dòng)模型為動(dòng)力定位系統(tǒng)中控制器和濾波器的設(shè)計(jì)提供了模型支撐。
　　在動(dòng)力定位系統(tǒng)濾波器設(shè)計(jì)方面,本文分析了耙吸挖泥船船舶運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),