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动力定位船舶低速航迹预测控制研究
| 论文题名： | 动力定位船舶低速航迹预测控制研究 |
| 关键词： | 船舶控制器;动力定位;航迹导引系统;线性模型 |
| 摘要： | 随着人们对海洋资源开发的进一步加深和对水上交通、运输业的发展，对船舶动力定位系统的需求也逐步增加。在动力定位系统中，应用控制算法使船舶平稳、准确地沿预定轨迹航行，为航迹控制的首要目的。为解决海上工程船舶在进行作业时受到海风、海浪、海流等环境力的干扰影响而导致航迹偏离预定航线的问题，本文以海洋多功能作业船“299”为研究对象，从船舶航迹导引系统和船舶控制器的设计两个方面展开研究工作。 首先，考虑到船舶在空间中的运动共有六自由度，但多数船舶都只能对其中纵荡、横荡和艏摇进行控制，而且在环境不是特别恶劣的情况下另外三自由对船舶航迹影响不大。故本文建立了水平面三自由度的船舶运动数学模型。 其次，针对船舶航迹控制当中的导引问题，本文分别设计了根据艏向偏差实现航迹跟踪的“LOS”导引策略和以定位点坐标变化来实现定位变化的导引策略，并对二者的导引效果进行对比。 然后，在船舶控制算法的问题上，本文根据预测控制的思想分别应用对所研究的船舶运动数学模型进行线性近似，并依此设计线性模型预测控制算法和以BP神经网络拟合船舶多步运动，从而进行优化求解的非线性预测控制算法进行动力定位船的航迹控制，并对比两者的控制效果。 最后在MATLAB平台对上述航迹控制方法进行仿真，并综合风、浪、流的环境影响，验证所设计的导引系统和船舶控制器的性能和应用效果。仿真结果表明，应用定位变化的导引策略和基于BP网络的非线性预测控制算法能较好地完成航迹控制的任务。本文较完整地阐述了动力定位船舶的航迹控制过程，以及将其他控制算法应用在动力定位船舶的思路，为动力定位船舶进一步的运动控制研究做铺垫。 |
| 作者： | 王赟卓 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 夏国清;李来春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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