本文關(guān)鍵詞：海工多用途船動力定位系統(tǒng)控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 船舶動力定位 小波閾值消噪 參數(shù)辨識 強跟蹤濾波 遺傳粒子群優(yōu)化算法 廣義預(yù)測控制

【摘要】：隨著船舶逐漸向自動化、智能化方向發(fā)展,船舶定位系統(tǒng)智能化程度也日益擴大,越來越多的船舶都裝配了動力定位系統(tǒng),與傳統(tǒng)的錨泊系統(tǒng)相比,其不受水深限制、機動性能好、反應(yīng)速度快且定位精確,集智能化設(shè)計于一體。本文在“江蘇省產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新資金項目”、“江蘇高校高技術(shù)船舶協(xié)同創(chuàng)新中心/海洋裝備研究院資助項目”、“江蘇高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程資助項目”的支持下,以某海工多用途船為研究對象,針對動力定位系統(tǒng)的控制方法進行了探討和研究,本文研究具有明確的工程應(yīng)用背景和實用價值,其主要貢獻如下:為更加方便地研究船舶動力定位系統(tǒng),建立水動力數(shù)學模型、環(huán)境擾動力數(shù)學模型以及船舶運動的數(shù)學模型;同時利用小波閾值消噪的方法對船舶測量系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,以獲取準確的系統(tǒng)模型參數(shù),并將其應(yīng)用到模型參數(shù)辨識之中。針對船舶系統(tǒng)模型復雜且存在不確定性的特點,選取強跟蹤濾波器,克服模型失配情況下,濾波器發(fā)散的問題。并通過線性實例仿真,對比了強跟蹤濾波和卡爾曼濾波;再針對海工多用途船,設(shè)計擴展卡爾曼濾波器和強跟蹤濾波器,兩個實例的仿真結(jié)果都充分驗證了強跟蹤濾波器在模型失配情況下的優(yōu)越性。船舶在受外界影響或負載等發(fā)生變化時,船舶數(shù)學模型無法完全匹配,為保證船舶能精確定位并完成海上作業(yè),采用廣義預(yù)測控制,其同時具備自適應(yīng)控制和預(yù)測控制的優(yōu)勢,并考慮到廣義預(yù)測控制滾動優(yōu)化環(huán)節(jié)尋優(yōu)效率低下的問題,提出遺傳粒子群優(yōu)化算法進行尋優(yōu),有效地提高了尋優(yōu)速度和精度。針對海工多用途船設(shè)計仿真實驗,將普通的廣義預(yù)測控制器和優(yōu)化改進的廣義預(yù)測控制器分別結(jié)合強跟蹤濾波器,設(shè)計出一個完整的定點定位實驗,驗證了基于遺傳粒子群算法的廣義預(yù)測控制的有效性,對實際工程應(yīng)用有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：船舶動力定位 小波閾值消噪 參數(shù)辨識 強跟蹤濾波 遺傳粒子群優(yōu)化算法 廣義預(yù)測控制
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景及意義14
• 1.2 船舶動力定位系統(tǒng)介紹14-17
• 1.2.1 動力定位系統(tǒng)的組成14-16
• 1.2.2 動力定位系統(tǒng)的工作原理16-17
• 1.3 動力定位控制技術(shù)的發(fā)展概況17-18
• 1.4 海工多用途船舶介紹18-19
• 1.4.1 海工多用途船舶基本功能18-19
• 1.4.2 海工多用途船舶動力定位系統(tǒng)介紹19
• 1.5 預(yù)測控制介紹19-20
• 1.5.1 預(yù)測控制的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5.2 預(yù)測控制的基本特征20
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 1.7 本章小結(jié)21-22
• 第2章 海工多用途船動力定位系統(tǒng)的數(shù)學模型22-34
• 2.1 船舶運動坐標系的建立22-23
• 2.2 船舶水動力數(shù)學模型23-24
• 2.3 環(huán)境擾動力數(shù)學模型24-30
• 2.3.1 風數(shù)學模型25-28
• 2.3.2 海流數(shù)學模型28-29
• 2.3.3 海浪數(shù)學模型29-30
• 2.4 海工多用途船運動數(shù)學模型30-32
• 2.4.1 船舶低頻運動模型30-31
• 2.4.2 船舶高頻運動模型31-32
• 2.5 本文所用的船舶數(shù)學模型32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于小波閾值消噪的海工多用途船系統(tǒng)辨識34-46
• 3.1 系統(tǒng)辨識介紹34-36
• 3.1.1 系統(tǒng)辨識原理34-35
• 3.1.2 系統(tǒng)辨識步驟35-36
• 3.2 小波分析介紹36-39
• 3.2.1 小波分析基本原理36-37
• 3.2.2 小波閾值消噪基本原理37-39
• 3.3 小波閾值消噪在船舶系統(tǒng)辨識中的應(yīng)用39-45
• 3.3.1 小波閾值消噪實例分析39-42
• 3.3.2 基于小波閾值消噪的船舶系統(tǒng)辨識42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 海工多用途船動力定位系統(tǒng)濾波器的設(shè)計46-58
• 4.1 卡爾曼濾波算法46-50
• 4.1.1 卡爾曼濾波基本原理46-47
• 4.1.2 卡爾曼濾波過程47-48
• 4.1.3 擴展卡爾曼濾波過程48-50
• 4.2 強跟蹤濾波算法50-52
• 4.2.1 強跟蹤濾波基本原理50-51
• 4.2.2 強跟蹤濾波過程51-52
• 4.3 實例仿真52-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 海工多用途船動力定位系統(tǒng)控制器的設(shè)計58-86
• 5.1 粒子群優(yōu)化算法58-60
• 5.1.1 粒子群優(yōu)化算法概述58
• 5.1.2 粒子群優(yōu)化算法流程58-60
• 5.2 遺傳優(yōu)化算法60-62
• 5.2.1 遺傳優(yōu)化算法概述60-61
• 5.2.2 遺傳優(yōu)化算法流程61-62
• 5.3 遺傳粒子群優(yōu)化算法62-65
• 5.3.1 粒子群優(yōu)化算法改進思路62-63
• 5.3.2 結(jié)合遺傳算法的粒子群優(yōu)化算法改進過程63-65
• 5.4 遺傳粒子群算法實例仿真65-66
• 5.5 廣義預(yù)測控制基本原理66-74
• 5.5.1 預(yù)測模型66-68
• 5.5.2 丟番圖方程解法68-70
• 5.5.3 滾動優(yōu)化70-72
• 5.5.4 在線辨識與反饋校正72-74
• 5.6 基于遺傳粒子群優(yōu)化算法的廣義預(yù)測控制74-85
• 5.6.1 基本原理74-75
• 5.6.2 控制器設(shè)計75-77
• 5.6.3 實例仿真77-85
• 5.7 本章小結(jié)85-86
• 總結(jié)86-88
• 參考文獻88-92
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文及科研成果92-94
• 致謝94

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 齊亮;俞孟蕻;;船舶動力定位系統(tǒng)的廣義預(yù)測控制方法研究[J];中國造船;2010年03期

2 陳紅麗;萬磊;王芳;張國成;;半潛平臺動力定位系統(tǒng)模型預(yù)測控制器設(shè)計(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2012年03期

3 黃璐璐;羅巖;葉寶玉;王欽若;;基于模型的船舶動力定位系統(tǒng)的研究[J];電子世界;2014年09期

4 韓毅;王偉;曾德祥;;動力定位系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究[J];電子科技;2014年07期

5 李和貴,翁正新,施頌椒;基于模糊控制的船舶動力定位系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2002年11期

6 黃棟梁;;動力定位系統(tǒng)在多用途海洋供應(yīng)船上的應(yīng)用[J];江蘇船舶;2008年01期

7 邢雪林;陳德興;彭霞;周躍華;;船舶動力定位系統(tǒng)技術(shù)節(jié)能分析探討[J];交通節(jié)能與環(huán)保;2009年04期

8 熊衛(wèi)衛(wèi);何祖軍;;基于模糊預(yù)測控制的船舶動力定位系統(tǒng)的設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2012年03期

9 ;GE Power Conversion新型動力定位系統(tǒng)將控制權(quán)交回海員手中[J];傳感器世界;2013年05期

10 杜佳璐;楊楊;郭晨;李廣強;;基于高增益觀測器的船舶動力定位系統(tǒng)的輸出反饋控制[J];控制理論與應(yīng)用;2013年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張圓;周愛軍;;船舶動力定位系統(tǒng)低頻運動模型的建立[A];'2000系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)交流會論文集[C];2000年

2 鄭榮才;吳園園;竇玉寶;黎瓊;;船舶動力定位系統(tǒng)研究[A];慣性技術(shù)發(fā)展動態(tài)發(fā)展方向研討會文集——新世紀慣性技術(shù)在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用[C];2012年

3 馬超;莊亞鋒;陳俊英;;船舶動力定位系統(tǒng)技術(shù)[A];2009年度海洋工程學術(shù)會議論文集（上冊）[C];2009年

4 劉恒;金惠忠;;動力定位系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[A];2011船舶電氣及通訊導航技術(shù)發(fā)展論壇論文集[C];2011年

5 何崇德;;船舶動力定位系統(tǒng)的應(yīng)用與實踐[A];2004年船舶與海洋工程學術(shù)研討會論文集[C];2004年

6 周利;王磊;陳恒;;半潛平臺動力定位系統(tǒng)功率消耗時域模擬[A];第二十一屆全國水動力學研討會暨第八屆全國水動力學學術(shù)會議暨兩岸船舶與海洋工程水動力學研討會文集[C];2008年

7 王欽若;葉寶玉;宋亞男;;船舶/平臺動力定位系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與產(chǎn)學研進展[A];中國自動化學會中南六�。▍^(qū)）2010年第28屆年會·論文集[C];2010年

8 耿燾;;IMO動力定位系統(tǒng)規(guī)范介紹[A];2008年度海洋工程學術(shù)會議論文集[C];2008年

9 梁海志;歐進萍;;半潛式平臺動力定位系統(tǒng)基于Kalman濾波器的前饋加反饋控制[A];第十五屆中國海洋（岸）工程學術(shù)討論會論文集(上)[C];2011年

10 孫春梅;馮珩;洪學福;黃一;;深水半潛平臺防腐技術(shù)研究[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 張銀炎;從設(shè)計入手優(yōu)化動力定位系統(tǒng)配置[N];中國船舶報;2009年

2 記者 張銀炎;業(yè)內(nèi)應(yīng)盡快掌握動力定位系統(tǒng)規(guī)范[N];中國船舶報;2009年

3 記者 張銀炎;上海交大動力定位系統(tǒng)自主研發(fā)成效顯著[N];中國船舶報;2009年

4 記者 張銀炎;上海交大:動力定位系統(tǒng)研發(fā)國內(nèi)領(lǐng)先[N];中國船舶報;2010年

5 中國船舶工業(yè)經(jīng)濟研究中心 肖志家;盯緊規(guī)范新動向，將動力定位系統(tǒng)制造推向深入[N];中國船舶報;2010年

6 柳鶯;科孚德獲三級動力定位系統(tǒng)訂單[N];中國船舶報;2008年

7 記者 李琴;動力定位系統(tǒng):產(chǎn)業(yè)化之困待解[N];中國船舶報;2014年

8 通訊員 唐曉偉;自主研發(fā)打破壟斷 “定船神針”橫空出世[N];中國船舶報;2014年

9 記者 王孫;我國首套自研動力定位系統(tǒng)通過驗收[N];中國船舶報;2013年

10 記者 張Z，

本文編號：942240