船舶動力定位系統(tǒng)（Dynamic Positioning System,DPS）是指船舶在不借助任何錨泊設(shè)備的前提下,憑借自身推進系統(tǒng)對海洋環(huán)境干擾進行補償并驅(qū)動船舶運動,以達到在目標(biāo)位置或精確地跟蹤某一預(yù)設(shè)軌跡的功能,從而完成各種海上生產(chǎn)作業(yè)的自動控制系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的錨泊定位方式,DPS具有定位精度高、操縱性強,抗干擾能力強且不受水深限制的優(yōu)點。近年來,由于人類活動從近岸向深�？臻g的擴張,動力定位系統(tǒng)在海洋能源勘探、海上工程維護和海洋環(huán)境調(diào)查等活動的中顯示出越來越重要的意義。另一方面,隨著控制理論的發(fā)展及其在海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用,船舶也朝向更加智能化,自動化的方向發(fā)展。常見的配備DPS的水面運載工具有:供應(yīng)船、海上石油鉆井平臺、深水鉆井船。本文考慮了執(zhí)行器增益不確定,模型參數(shù)不確定及外界擾動上界未知的非線性船舶動力定位系統(tǒng),基于Backstepping工具設(shè)計了一種自適應(yīng)有限時間控制器。利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Radial Basis Functions Neural Networks,RBFNNs）具有逼近任意非線性函數(shù)的優(yōu)點對動力定位船舶模型參數(shù)不確定進行逼近,使得到的控制律不需要船... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１船舶動力定位系統(tǒng)組成??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｐ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??

３．?１．１船舶運動的參考坐標(biāo)系??船舶在海面上的任意運動一般可以通過六個自由度進行描述，其采用兩種坐??標(biāo)系統(tǒng)：慣性坐標(biāo)系統(tǒng)與附體坐標(biāo)系統(tǒng)。如圖３．１所示。圖中為固定于地??球表面的慣性系統(tǒng)，取作基準(zhǔn)參考系統(tǒng)，規(guī)定￡為起始位置，軸指向正北，??軸指向正東，軸指向地心；是附體坐標(biāo)系，０位于船舶艏尾中心線位??置，Ｏｘ沿船中線指向船首，辦指向右肢，Ｏｚ指向船底；艏向角＃以正北為初始??方向，沿著順時針方０°￣３６（Ｔ變化。??船舶的實際運動異常復(fù)雜。若采用附體坐標(biāo)系描述，船舶的任意運動包含兩??１６??

圖３．２線性阻尼和二次阻尼的影響范圍曲線??Ｆｉｇ．３．２?Ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｌｉｎｅａｒ?ａｎｄ?ｑｕａｄｒａｔｉｃ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ｓｐｅｅｄ?ｒｅｇｉｍｅｓ．??動力定位進行作業(yè)時通常是保持低速運行。如圖３．２所示，線性指數(shù)阻尼項??和非線性二次阻尼項在船舶不同的速度領(lǐng)域起到主導(dǎo)作用。其中，線性指數(shù)阻尼??項對運動的鎮(zhèn)定起到主導(dǎo)作用。此外，動力定位船舶通常運行在２ｍ／ｓ的低速域，??若只考慮非線性二次阻尼項，將會對低速航行的船舶造成震蕩運動。??＾＾，１；，４為執(zhí)行器提供的控制力或力矩。１．＝＾人＾，１為分別作用于??船舶三個自由度的擾動分量。??３．?２．?３環(huán)境擾動??考慮到海浪具有隨機性，而船舶在執(zhí)行動力定位作業(yè)時主要遭受到慢時變海??洋環(huán)境干擾的影響。一般地，當(dāng)系統(tǒng)具有大慣性大時滯時，外界干擾可以看成白??噪聲，可以利用Ｍａｒｋｏｖ過程的理論處理動態(tài)系統(tǒng)的輸出和輸入的關(guān)系［５７］。作用于??船舶上的等效環(huán)境千擾可由如下的一階Ｍａｒｋｏｖ過程描述：??［ｒ?＝?ＲＪｂ??－?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]欠驅(qū)動船舶簡捷魯棒自適應(yīng)路徑跟蹤控制[J]. 張國慶,張顯庫,關(guān)巍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2014(09)
[2]非奇異終端滑�？刂葡到y(tǒng)相軌跡和暫態(tài)分析[J]. 穆朝絮,余星火,孫長銀.  自動化學(xué)報. 2013(06)
[3]基于非線性模型預(yù)測的船舶動力定位控制器設(shè)計[J]. 王元慧,隋玉峰,吳靜.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2013(01)
[4]Global Robust and Adaptive Output Feedback Dynamic Positioning of Surface Ships[J]. Khac Duc Do.  Journal of Marine Science and Application. 2011(03)
[5]有限時間控制問題綜述[J]. 丁世宏,李世華.  控制與決策. 2011(02)
[6]非線性船舶動力定位控制器設(shè)計[J]. 趙大威,邊信黔,丁福光.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2011(01)
[7]船舶動力定位系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 余培文,陳輝,劉芙蓉.  中國水運. 2009(02)
[8]現(xiàn)代船舶動力定位系統(tǒng)設(shè)計[J]. 李文魁,陳永冰,田蔚風(fēng),蔣志營.  船海工程. 2007(05)
[9]一種波浪中的船舶動力定位運動建模方法研究[J]. 李文魁,張博,田蔚風(fēng),陳永冰,周永余.  儀器儀表學(xué)報. 2007(06)
[10]一類二階非線性系統(tǒng)的有限時間狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定方法[J]. 李世華,丁世宏,田玉平.  自動化學(xué)報. 2007(01)



本文編號：3475616