本文關(guān)鍵詞：船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的自抗擾控制研究

  更多相關(guān)文章： 動(dòng)力定位 實(shí)時(shí)推力分配 自抗擾 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 時(shí)滯

【摘要】：本文針對(duì)船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)展開了仿真建模與自抗擾控制的研究,主要的研究工作包括以下四個(gè)方面： 1.基于實(shí)船數(shù)據(jù)建立了動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的仿真模型,包括系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、實(shí)時(shí)推力分配邏輯、推進(jìn)器模型以及傳感器噪聲模型,使得控制器的輸出量能實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程中的控制量——螺距角和舵角,并對(duì)所建立的系統(tǒng)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 2.作者從自抗擾控制應(yīng)用研究的核心問題——擾動(dòng)估計(jì)切入,首先詳細(xì)分析了船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)中所面臨的各種擾動(dòng),并將其分為低頻擾動(dòng)和高頻擾動(dòng)兩類。針對(duì)低頻擾動(dòng),分別對(duì)速度矢量可測(cè)量和速度矢量不可測(cè)量的情況給出了相應(yīng)的抗擾控制方法；針對(duì)高頻擾動(dòng),探索應(yīng)用了兩種自抗擾的濾波方法,然后對(duì)所提出的控制和濾波方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后對(duì)動(dòng)力定位自抗擾控制方案效果的影響因素進(jìn)行了討論分析,為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。 3.提高擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的擾動(dòng)估計(jì)精度是提高自抗擾控制性能的重要途徑,針對(duì)工程實(shí)際中可能存在的情況：1)可實(shí)現(xiàn)觀測(cè)器帶寬較小；2)采樣間隔大,分別給出了相應(yīng)的擾動(dòng)估計(jì)模型的改進(jìn)方法：1)基于雙ESO的擾動(dòng)估計(jì)模型；2)基于高階擾動(dòng)信息的擾動(dòng)估計(jì)模型,并以錨泊輔助動(dòng)力定位問題為例,仿真驗(yàn)證了上述改進(jìn)方法的有效性。 4.針對(duì)船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)中由執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的時(shí)滯問題,本文提出一種基于預(yù)估器的采用高階擾動(dòng)信息擾動(dòng)估計(jì)模型的自抗擾控制器,并以動(dòng)力定位系統(tǒng)中第三個(gè)回路為例,分別對(duì)不考慮與其它回路耦合影響和考慮與其它回路耦合影響的情形進(jìn)行了仿真計(jì)算,驗(yàn)證了上述自抗擾控制器對(duì)于系統(tǒng)含有時(shí)滯的船舶動(dòng)力定位控制的有效性。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)力定位 實(shí)時(shí)推力分配 自抗擾 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 時(shí)滯
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.82
【目錄】：

• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.2 研究動(dòng)機(jī)16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排17-20
• 1.3.1 建立船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)仿真模型17-18
• 1.3.2 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的抗擾控制18-19
• 1.3.3 基于改進(jìn)型擾動(dòng)估計(jì)模型的船舶動(dòng)力定位抗擾控制19
• 1.3.4 系統(tǒng)含有時(shí)滯的船舶動(dòng)力定位抗擾控制19-20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第2章 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)建模21-47
• 2.1 引言21-24
• 2.2 船舶運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型24-31
• 2.2.1 仿真對(duì)象實(shí)船數(shù)據(jù)24-26
• 2.2.2 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型26-31
• 2.3 對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的濾波處理31-32
• 2.4 實(shí)時(shí)推力分配32-38
• 2.4.1 實(shí)時(shí)推力分配的邏輯計(jì)算模型33-34
• 2.4.2 推力分配方法34-36
• 2.4.3 各推力器推力計(jì)算模型36-38
• 2.5 動(dòng)力定位仿真試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試38-46
• 2.5.1 推力分配方法的可行性38-39
• 2.5.2 僅考慮船舶運(yùn)動(dòng)模型的控制仿真39-40
• 2.5.3 包含實(shí)時(shí)推力分配算法的系統(tǒng)仿真40-46
• 2.6 本章小結(jié)46-47
• 第3章 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的抗擾控制47-83
• 3.1 引言47-49
• 3.2 自抗擾控制原理49-51
• 3.3 抗擾的核心問題——擾動(dòng)估計(jì)51-56
• 3.3.1 船舶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析51-53
• 3.3.2 動(dòng)力定位抗擾控制需解決的核心問題53-55
• 3.3.3 數(shù)學(xué)描述55-56
• 3.4 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的抗擾方法56-61
• 3.4.1 速度矢量v不可測(cè)時(shí)的抗擾方法56-59
• 3.4.2 速度矢量v可測(cè)時(shí)的抗擾方法59-61
• 3.5 兩種濾波方法61-66
• 3.5.1 濾波方法62-65
• 3.5.2 濾波測(cè)試65-66
• 3.6 船舶動(dòng)力定位抗擾方法的仿真研究66-71
• 3.6.1 濾波能力和擾動(dòng)估計(jì)情況66-69
• 3.6.2 控位能力和解耦性69-71
• 3.7 船舶動(dòng)力定位自抗擾控制方案效果的影響因素討論71-82
• 3.7.1 非線性ESO還是線性ESO?71-72
• 3.7.2 ESO的擾動(dòng)估計(jì)精度的影響72
• 3.7.3 控制器對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的影響72-82
• 3.7.4 其他影響因素82
• 3.8 本章小結(jié)82-83
• 第4章 基于改進(jìn)型擾動(dòng)估計(jì)模型的船舶動(dòng)力定位抗擾控制83-105
• 4.1 引言83
• 4.2 問題描述83-86
• 4.3 基于雙ESO的擾動(dòng)估計(jì)模型86-92
• 4.3.1 ESO的另一種擾動(dòng)估計(jì)模式86-89
• 4.3.2 基于雙ESO的擾動(dòng)估計(jì)模型89-92
• 4.4 基于高階擾動(dòng)信息的改進(jìn)型擾動(dòng)估計(jì)模型92-100
• 4.4.1 ESO+TD法93-95
• 4.4.2 線性高階ESO95-99
• 4.4.3 討論99-100
• 4.5 應(yīng)用于錨泊輔助動(dòng)力定位抗擾控制的仿真研究100-104
• 4.5.1 僅用錨泊設(shè)備定位情況100-101
• 4.5.2 錨泊輔助動(dòng)力定位自抗擾控制101-103
• 4.5.3 魯棒性測(cè)試103-104
• 4.6 本章小結(jié)104-105
• 第5章 系統(tǒng)含有時(shí)滯的動(dòng)力定位抗擾控制105-124
• 5.1 引言105-106
• 5.2 問題描述106-108
• 5.3 一種基于預(yù)估器的自抗擾控制器108-115
• 5.4 仿真研究115-123
• 5.4.1 不考慮與其它回路耦合的影響115-121
• 5.4.2 考慮與其它回路耦合的影響121-123
• 5.5 本章小結(jié)123-124
• 結(jié)論與展望124-126
• 參考文獻(xiàn)126-138
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文138-139
• 致謝139-140
• 作者簡介140

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮亮;馬曉軍;李華;;基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器濾波的坦克炮控系統(tǒng)模型參考自適應(yīng)控制[J];兵工學(xué)報(bào);2009年10期

2 王麗君;蒼黃林;李擎;童朝南;尹怡欣;董潔;;基于數(shù)據(jù)的二階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)濾波器[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

3 孫俊;石巖峰;鄭晶晶;;2000t海纜作業(yè)船動(dòng)力定位系統(tǒng)控制器的仿真設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J];船舶工程;2011年03期

4 沈定安,馬向能,毛海斌;大型船舶側(cè)推器操縱效能計(jì)算[J];船舶力學(xué);2004年02期

5 王宇航;姚郁;馬克茂;;Fal函數(shù)濾波器的分析及應(yīng)用[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2010年11期

6 洪碧光;王逢辰;胡玉琦;蔣維清;;風(fēng)流作用下錨泊船低頻振蕩分析及走錨預(yù)報(bào)[J];大連海運(yùn)學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

7 侯建軍,東f ,石愛國,尹建川;錨泊狀態(tài)下錨鏈作用力的計(jì)算方法[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2005年04期

8 楊鹽生,于曉利;低速域船體流體動(dòng)力的實(shí)用估算法[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);1998年02期

9 呂永佳;張合新;吳玉彬;李正文;;基于fal函數(shù)濾波的改進(jìn)自抗擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2011年08期

10 于萍,劉勝;非線性自抗擾控制器在船舶減搖鰭系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2002年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 段慧達(dá);一類不確定高階非線性系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)自抗擾控制策略研究[D];吉林大學(xué);2012年

2 李榮輝;欠驅(qū)動(dòng)水面船舶航跡自抗擾控制研究[D];大連海事大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：746252