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基于事件出发的多动力定位船协调同步控制研究
| 论文题名： | 基于事件出发的多动力定位船协调同步控制研究 |
| 关键词： | 海洋工程船;动力定位;触发控制;操纵技术 |
| 摘要： | 随着人们对海洋资源的不断探索与开发，以及对船舶在海上作业要求的不断提升，使得动力定位技术得到了飞速发展。多艘动力定位船能够通过个体间的协调共同完成复杂的任务，因此对多动力定位船的研究具有一定的实际应用价值。然而在传统的多船控制上，多采用基于时间规划的控制策略，但是这种控制策略资源消耗较大，推进器的机械磨损较大。因此，本文提出一种基于事件触发的控制策略，这种控制策略只在必要时而非周期性的执行，也可以及时处理突发的情况。本文以多艘动力定位船为研究对象，在事件触发的控制策略下，分别全局式事件触发控制和局部式事件触发控制进行了研究分析。以及当海上作业通信受阻时，本文以切换通信拓扑图方式对其进行描述，并证明了基于事件触发控制方法仍然能够实现多艘船在通信受阻时的同步控制。 本文首先建立研究船舶三自由度数学模型所需要的两种坐标系，然后基于欧拉-拉格朗日系统的一般表达式，建立船舶三自由度运动数学模型和海洋环境干扰力(风、浪、流)数学模型，并对所建立的模型进行了仿真验证。然后，设计多DP船的事件触发控制系统结构，选取触发条件，设计控制流程。以切换通讯拓扑图的方式对海上通信受阻的情况进行描述。接着，考虑到减少推进器磨损，增加推进器寿命，节约资源，利用领航船-跟踪船思想，基于李雅普诺夫稳定性定理推导出了非线性控制器。并分别采用全局式事件触发控制和局部式事件触发控制两种控制策略，设计了全局触发函数和局部触发函数。实现了多艘动力定位船舶的同步控制。为避免事件触发系统在有限时间内触发次数无穷大，即希诺行为，本文对此给出证明保证希诺行为不存在。设计仿真实验证实了所采用的事件触发控制方法能够实现多艘动力定位船的同步控制。同时，通过分析证明和仿真验证，证明了局部式事件触发的控制效果要优于全局式事件触发控制，通信拓扑中的动力定位船在局部式事件触发控制策略下的触发次数要明显少于全局式控制。考虑到船舶间通信受阻等情况，不能接收和发送信息。针对这种情况，对切换通信拓扑下的船舶同步控制进行了仿真，证明了在通信受阻情况下，事件触发控制仍然能够实现多艘船舶的同步控制。最后，对论文的研究结果做了相应的总结，对论文的不足和需要改进的地方进行了展望。 |
| 作者： | 汤佳奇 |
| 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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