本文關(guān)鍵詞：基于干擾觀測(cè)器的船舶動(dòng)力定位控制器研究

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【摘要】：動(dòng)力定位是在近些年來(lái)才被逐漸提出的一個(gè)問(wèn)題,其區(qū)別于傳統(tǒng)的錨泊定位,是指海洋船舶或結(jié)構(gòu)物通過(guò)自身的動(dòng)力系統(tǒng),在克服外界干擾的情況下,保持船舶或結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或者定點(diǎn)懸停控制。隨著國(guó)家大力發(fā)展海洋事業(yè),海上作業(yè)將會(huì)面臨不斷增大的施工難度,而動(dòng)力定位技術(shù)在海洋資源勘探、石油開(kāi)采、物資運(yùn)輸?shù)雀黜?xiàng)事業(yè)中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。從動(dòng)力定位技術(shù)發(fā)展至今,其控制算法經(jīng)過(guò)了不斷的更新?lián)Q代,以使其不斷適應(yīng)新形勢(shì)下的挑戰(zhàn),而海洋環(huán)境及船舶運(yùn)動(dòng)的非線性也導(dǎo)致了成熟發(fā)展的非線性控制理論在動(dòng)力定位控制領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決系統(tǒng)中外界擾動(dòng)和觀測(cè)干擾的影響,可以在閉環(huán)控制中引入干擾觀測(cè)器,對(duì)干擾進(jìn)行觀測(cè)并抑制,保證閉環(huán)系統(tǒng)的高精度性能,將干擾觀測(cè)器應(yīng)用于船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)是一種行之有效的創(chuàng)新性的方法。本文利用供給船的數(shù)學(xué)模型對(duì)建立的控制系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。研究過(guò)程中,本文分析了船舶在三自由度系統(tǒng)下的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)系統(tǒng)建立了基于狀態(tài)空間方程的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)船舶在海面上漂浮或者航行時(shí),總會(huì)受到來(lái)自海上風(fēng)浪流等各種復(fù)雜的外在條件的干擾,這加大了系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的難度。干擾觀測(cè)器的引入,可以有效的觀測(cè)并估計(jì)船舶受到的外界力和力矩的干擾,并在系統(tǒng)中引入干擾補(bǔ)償量,在系統(tǒng)受到干擾產(chǎn)生偏移時(shí)能夠提前預(yù)知偏移方向與偏移量,進(jìn)而克服外界干擾帶來(lái)的不必要的擾動(dòng)。由于動(dòng)力定位中主要的擾動(dòng)是低頻信號(hào),干擾觀測(cè)器的核心內(nèi)容是對(duì)觀測(cè)器內(nèi)部的低通濾波器的分析,因此干擾觀測(cè)器的主要工作重點(diǎn)就是低通濾波器的設(shè)計(jì)。為了更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),文章在控制系統(tǒng)中加入了模糊PID控制理論,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度以及控制精度。基于干擾觀測(cè)的模糊PID控制器很好的解決了系統(tǒng)響應(yīng)和抑制干擾的問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.82

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本文編號(hào)：1240657