非线性自适应技术在动力定位控制中的应用

发布时间：2024-03-23 12:31

　　船舶在航行过程中会同时受到自身动力、海风、海浪等因素的综合作用,使得船舶出现高频运动,直接影响着动力定位的稳定性和安全性。为找出高频运动的周期性规律,有效识别高频运动对船舶动力定位的影响,有必要应用非线性自适应技术设计出动力定位滤波器,以消除对船舶动力推进系统的扰动。本文分析了船舶动力定位控制中的船体状态、参考坐标系、数学模型以及环境动力模型,提出了非线性自适应技术在动力定位控制中的应用,并进行仿真分析,表明本文提出的动力定位模型具备较强的稳定性。

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【部分图文】：

图1基于动力定位控制的船舶运动参考坐标系Fig.1Shipmotionreferencecoordinatesystembasedondynamicpositioningcontrol

分析各轴动向，便于研究船舶动力定位状态和姿态。假设船体建造质量均匀，船体坐标系位于船体正中位置，将船体的质量中心视为参考坐标系的原点，具体如图1所示。其中，坐标系为平面坐标系，X轴垂直于横剖面，Y轴垂直于纵剖面，Z轴垂直于水平面。本文研究的动力控制器需要将船舶视为刚体，引入力学理....

图2船舶高低频叠加运动规律分布图Fig.2Distributionmapofhighandlowfrequency

会产生扰动力，在忽视船体本身影响的情况下，将滤波器视为推力装置，给出位置和首向传感器的测量值，再对船舶运动进行估测。2.2基于非线性自适应技术的动力定位控制器模型在船舶动力定位控制中，可对船舶模型进行线性变换，借助MPC算法构建数学模型，发挥出控制器的作用。MPC是在滚动优化中得....

图3动力定位控制模型下的船舶动向位置变化Fig.3Thechangeofship"sdynamicpositionunderdynamicpositioningcontrolmodel

定位控制受所在环境、自身动力、区域范围等因素的影响，在本次仿真中采用非线性自适应技术验证动力定位控制的有效性。假设船舶的初始位置为（0，0，0），期望位置为（100，100，0）；操作范围分别为–0.6E+7～0.6E+7，–0.4E+7～0.4E+7，–5.6E+8～5.6E+....

图4动力定位控制下的船舶首向角变化Fig.4Changeofshipheadingangleunderdynamic

.[1]王如政,曹阳.综合电力推进系统在中型航标船中的设计应用[J].中国海事,2020(6):47–49.[2]黄羽韬,徐海祥,余文曌,等.动力定位自适应变论域模糊PID控制器设计[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2020,44(2):311–315.[3]张士中.....

本文编号：3935924