本文關(guān)鍵詞：船舶動(dòng)力定位的預(yù)測控制研究及其三維仿真平臺(tái)開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 船舶動(dòng)力定位 動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制 廣義預(yù)測控制 三維仿真平臺(tái)

【摘要】：隨著世界人口的增加、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人類對(duì)陸地資源的消耗日益加劇,陸地能源短缺問題越來越突出,開發(fā)和利用豐富的海洋資源具有越來越重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著海洋開發(fā)不斷向深海遠(yuǎn)海進(jìn)軍,傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足定位作業(yè)的要求,這促使了動(dòng)力定位系統(tǒng)的產(chǎn)生。70年代后期,在工業(yè)過程領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了一種新的控制算法,即預(yù)測控制算法。預(yù)測控制算法的飛速發(fā)展為動(dòng)力定位控制器的設(shè)計(jì)提供了新的途徑。 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出的閉環(huán)控制系統(tǒng)。動(dòng)力定位船舶會(huì)受到不確定海洋環(huán)境擾動(dòng)的影響,無法建立精確的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。預(yù)測控制具有對(duì)模型精度要求不高、響應(yīng)速度快和魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)。本文首先推導(dǎo)出船舶水面三自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并建立了海洋擾動(dòng)力模型。然后,在考慮海洋擾動(dòng)未知的條件下,針對(duì)動(dòng)力定位船舶艏搖角度變化較小情況,應(yīng)用動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制算法設(shè)計(jì)船舶動(dòng)力定位控制器。進(jìn)一步,針對(duì)動(dòng)力定位船舶艏搖角度變化任意大情況下的動(dòng)力定位問題,引入自校正技術(shù),應(yīng)用廣義預(yù)測控制設(shè)計(jì)船舶動(dòng)力定位控制器。以一艘供給船為例在Matlab/Simulink環(huán)境下分別對(duì)上述控制器進(jìn)行仿真,通過仿真結(jié)果分析驗(yàn)證了所提出的控制方案的有效性。 最后,本文應(yīng)用Creator軟件創(chuàng)建動(dòng)力定位船舶和鉆井平臺(tái)三維模型,利用Vega構(gòu)建虛擬仿真海洋環(huán)境,基于此,通過VC與Matlab混合編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)力定位三維仿真平臺(tái)的開發(fā),并以基于廣義預(yù)測控制的船舶動(dòng)力定位控制器為例在該平臺(tái)上進(jìn)行了三維仿真。
【關(guān)鍵詞】：船舶動(dòng)力定位 動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制 廣義預(yù)測控制 三維仿真平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 論文研究的背景與意義10-11
• 1.2 船舶動(dòng)力定位國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 預(yù)測控制13-14
• 1.4 本文所做的工作14-16
• 第2章 動(dòng)力定位船舶數(shù)學(xué)模型16-31
• 2.1 動(dòng)力定位船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系16-17
• 2.2 動(dòng)力定位船舶數(shù)學(xué)模型的建立17-20
• 2.2.1 動(dòng)力定位船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型17-18
• 2.2.2 動(dòng)力定位船舶動(dòng)力學(xué)模型18-20
• 2.3 海洋環(huán)境干擾力模型的建立20-30
• 2.3.1 浪的干擾力模型20-25
• 2.3.2 風(fēng)的干擾力模型25-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制的船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)31-42
• 3.1 動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制的基本原理31-35
• 3.1.1 動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制預(yù)測模型31-33
• 3.1.2 動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制滾動(dòng)優(yōu)化33-34
• 3.1.3 動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制反饋校正34-35
• 3.2 基于動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制的船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)35-38
• 3.2.1 船舶動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測模型的建立35-36
• 3.2.2 船舶動(dòng)力定位動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制的滾動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)36-37
• 3.2.3 船舶動(dòng)力定位動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制的反饋校正設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 仿真研究38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于廣義預(yù)測控制的船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)42-57
• 4.1 廣義預(yù)測控制的基本原理42-43
• 4.1.1 廣義預(yù)測控制預(yù)測模型42-43
• 4.1.2 廣義預(yù)測控制滾動(dòng)優(yōu)化43
• 4.1.3 廣義預(yù)測控制反饋校正43
• 4.2 基于廣義預(yù)測控制的船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)43-50
• 4.2.1 船舶廣義預(yù)測模型的建立43-47
• 4.2.2 船舶動(dòng)力定位廣義預(yù)測控制的滾動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)47-49
• 4.2.3 船舶動(dòng)力定位廣義預(yù)測控制的反饋校正設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 仿真研究50-55
• 4.4 模型預(yù)測控制船舶動(dòng)力定位控制器的比較55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 動(dòng)力定位系統(tǒng)三維仿真平臺(tái)的開發(fā)57-72
• 5.1 三維仿真技術(shù)的簡介57-58
• 5.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)三維仿真環(huán)境的建立58-63
• 5.2.1 Multigen Creator軟件建立船舶和鉆井平臺(tái)的三維模型58-60
• 5.2.2 三維仿真環(huán)境的建立60-63
• 5.3 三維仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)63-68
• 5.3.1 基于VC與Matlab混合編程數(shù)字仿真的實(shí)現(xiàn)63-65
• 5.3.2 基于MFC的可視化仿真的實(shí)現(xiàn)65-68
• 5.4 動(dòng)力定位船舶的三維仿真68-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀學(xué)位期間科研成果77-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王國玉,韓璞;預(yù)測控制及其在熱工過程控制中的應(yīng)用[J];電站系統(tǒng)工程;2002年03期

2 趙沁平;;虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J];中國科學(xué)（F輯:信息科學(xué)）;2009年01期

3 吳斐文;;關(guān)于動(dòng)力定位國際組織和標(biāo)準(zhǔn)綜述[J];上海造船;2010年02期

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本文編號(hào)：658031