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起重船安全作业动力定位控制方法研究
| 论文题名： | 起重船安全作业动力定位控制方法研究 |
| 关键词： | 起重船舶;船舶作业;动力定位;操纵技术 |
| 摘要： | 起重船作为一种特种作业动力定位船舶，在海洋资源开发、海洋工程设施搭设中发挥重大的作用。起重船在承担起重作业任务时，起重机、起重物、压载系统会影响到起重船的模型参数；平台会对起重船安全作业产生影响；海洋环境干扰也会为起重船控制系统带来未知扰动。设计鲁棒性强、抗扰动能力强的动力定位控制器才能够保障起重作业过程的安全性；与此同时，考虑起重船与平台的避碰，也将极大地提高起重船作业过程的安全性，保障人身财产安全。 本文以“海洋石油201”深水铺管起重船作为研究载体。首先，建立了起重船运动数学模型，结合起重船的特点，分别对起重机、起重物、压载系统进行建模。然后分析起重作业时，他们对于起重船模型参数的影响。针对起重船模型参数不确定性和未知环境扰动特点，设计动态面自抗扰控制器。结合动态面控制算法和自抗扰控制技术，设计动态面自抗扰动力定位控制器。仿真实验显示，在该控制器作用下，起重船能够无超调实现定位目标，在作业过程中能够抵抗模型参数的不确定性和未知环境扰动的影响，保证了定位精度，提高了起重船作业过程的安全性。针对起重船负载定位过程中，起重船与平台近距离接触的特点，设计基于改进人工势场法的避碰控制器。本文首先考虑起重船靠平台作业过程中，起重船和平台形状对避碰的影响，为更接近实际工程情况，特别将起重船和平台近似等效为椭圆和圆形。然后利用数学工具，推导出起重船与平台最近距离公式。最后基于人工势场理论，通过p次可微阶跃函数改进人工斥力场势函数，实现负载定位过程中起重船与平台的避碰。仿真结果表明，在该避碰算法作用下，起重船与平台实现了避碰，保障了起重船负载定位过程的安全。 |
| 作者： | 彭军海 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 付明玉 |
| 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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