本文選題：起重船 + 動(dòng)力定位　； 參考：《江蘇科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：海洋事業(yè)的發(fā)展步伐一直在加快,人們開始注重深海的開發(fā),在海洋工程建設(shè)過(guò)程中,起重船是一個(gè)不可或缺的重要部分。起重船作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,隨著起重船的大型化,起重操作過(guò)程中發(fā)生危險(xiǎn)的可能性變大,因此為了保證起重船作業(yè)時(shí)的安全性和平穩(wěn)性,提高作業(yè)效率,對(duì)動(dòng)力定位的性能要求越來(lái)越苛刻。本文以1000t起重船為研究對(duì)象,針對(duì)起重船的作業(yè)特點(diǎn),分別設(shè)計(jì)了新型自抗擾控制器和基于擴(kuò)張觀測(cè)器的自適應(yīng)反演滑�？刂破鱽�(lái)實(shí)現(xiàn)起重船運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)控制。本文在Thor I.Fossen所提出的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,降低起重船模型的復(fù)雜度,僅考慮吊物系統(tǒng)對(duì)船體的影響,建立了三自由度的起重船數(shù)學(xué)模型,并且根據(jù)球擺模型建立了吊索張力的數(shù)學(xué)模型。然后針對(duì)海洋環(huán)境(風(fēng)、浪、流)作用力和力矩建立了環(huán)境擾動(dòng)力的數(shù)學(xué)模型。闡述了自抗擾控制器的工作原理和組成部分,針對(duì)自抗擾控制器在實(shí)際工程運(yùn)用中參數(shù)調(diào)整難度大的問(wèn)題,研究了線性自抗擾控制器。為了進(jìn)一步提高線性自抗擾控制器的動(dòng)態(tài)性能,結(jié)合線性與非線性跟蹤微分器的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了能夠較好跟蹤微分信號(hào)的改進(jìn)跟蹤微分器,從而構(gòu)成新型線性自抗擾控制器。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的線性自抗擾控制器,基于改進(jìn)跟蹤微分器的線性自抗擾控制器有較強(qiáng)的魯棒性和抗擾性。針對(duì)起重船動(dòng)力定位系統(tǒng)易受到外部環(huán)境干擾以及船舶模型參數(shù)無(wú)法確定的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)張觀測(cè)器的自適應(yīng)反演滑�？刂破�。將系統(tǒng)分為內(nèi)環(huán)觀測(cè)器和外環(huán)控制器分別設(shè)計(jì),首先利用擴(kuò)張觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)的未知狀態(tài)及不確定項(xiàng),然后在外環(huán)的自適應(yīng)反演滑�？刂破髦羞M(jìn)行補(bǔ)償,最后用Lyapunov方法證明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)船舶定點(diǎn)控制仿真實(shí)驗(yàn)表明,基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的自適應(yīng)反演滑�？刂破骶哂休^強(qiáng)的魯棒性和控制性,能夠有效抑制傳統(tǒng)滑模控制的抖振問(wèn)題,益于船舶工程應(yīng)用。
[Abstract]:The pace of marine development has been accelerated, people began to pay attention to the development of the deep sea, in the process of ocean engineering construction, crane is an indispensable important part.The working environment of lifting ship is complex, and the possibility of danger in the process of crane operation becomes greater with the large-scale lifting ship, so in order to ensure the safety and stability of crane ship operation, improve the efficiency of operation.The performance requirements for dynamic positioning are becoming more and more stringent.In this paper, a 1000t hoisting ship is taken as the research object. According to the operational characteristics of the crane, a new type of ADRC and an adaptive inverse sliding mode controller based on extended observer are designed to realize the stationary control of the hoisting ship's motion.Based on the kinematic model of ship dynamic positioning system proposed by Thor I.Fossen, this paper reduces the complexity of lifting ship model, only considers the influence of hoisting system on hull, and establishes a three degree of freedom mathematical model of hoisting ship.The mathematical model of sling tension is established according to the spherical pendulum model.Then, a mathematical model of environmental disturbance force is established for the force and moment of ocean environment (wind, wave, current).The working principle and components of the ADRC are described. Aiming at the difficulty of adjusting the parameters of the ADRC in practical engineering, the linear ADRC is studied.In order to further improve the dynamic performance of the linear ADRC, an improved tracking differentiator which can track the differential signals is designed by combining the advantages of the linear and nonlinear tracking differentiators, thus a new type of linear ADRC controller is constructed.The simulation results show that the linear ADRC controller based on the improved tracking differentiator is more robust and robust than the traditional linear ADRC controller.Aiming at the problem that the dynamic positioning system of crane ship is vulnerable to external environment disturbance and the parameters of ship model can not be determined, an adaptive inverse sliding mode controller based on extended observer is designed.The system is divided into inner loop observer and outer loop controller. The extended observer is used to estimate the unknown state and uncertainty of the system, and then the outer loop adaptive inversion sliding mode controller is used to compensate.Finally, the stability of the system is proved by Lyapunov method.The simulation results of ship fixed-point control show that the adaptive inverse sliding mode controller based on extended state observer has strong robustness and control, and can effectively suppress the buffeting problem of traditional sliding mode control, which is beneficial to the application of ship engineering.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U674.35;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1743313