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船舶动力定位系统模型预测控制研究
| 论文题名： | 船舶动力定位系统模型预测控制研究 |
| 关键词： | 供给船;动力定位系统;模型预测控制;Matlab/Simulink仿真 |
| 摘要： | 随着我国“海洋强国”战略的提出，国家将会投入大量的人力、财力和物力提升我国海洋油气资源开发、开采力度，不但是我国提升国际地位及能源战略的重要需求，更是保卫蓝色国土的需要。动力定位系统已成为海洋工程作业中的关键装备及核心技术之一。对于海洋工程船舶来说，其作业环境相对复杂，对定位的要求也非常高，因而动力定位技术得到了广泛的应用。作为动力定位系统中的关键核心，控制系统性能的品质将直接决定了动力定位船舶作业状况及精度。因而，开展对动力定位控制系统的研究具有十分重要的意义。 本文以某海洋平台供给船为研究对象，采用理论研究与仿真实验的方法，围绕动力定位控制系统开展研究。 首先，建立了研究需要的两种坐标系:大地坐标系和随船坐标系，通过对动力定位船舶运动学和动力学特性研究，建立了动力定位船舶低频运动状态空间数学模型。其次，对海洋环境扰动海风、海浪和海流进行研究，基于Matlab/Simulink建立了风浪流扰动力和力矩仿真模块，旨在真实地模拟海洋工程船舶作业受到的海洋环境扰动。对基于状态空间模型的预测控制算法展开理论研究，并设计可应用于船舶动力定位控制系统控制器，通过Matlab/Simulink搭建了控制器仿真模块。同时，为改善控制器性能，引入了约束处理方法和设计了状态估计器，以期更加接近工程实际情况。采用模块化思维，建立上述各个模块，搭建DP-SSMPC仿真平台，分别进行了无风静水仿真以及风、浪、流不同组合的环境工况下的仿真实验，对该控制器控制下的某供应船定位定向能力进行仿真验证，仿真结果表明所设计的模型预测控制器可在外界环境扰动下使动力定位船舶准确地达到设定位置，过程满足快、稳、准的控制要求，证明了该控制器的有效性。 |
| 作者： | 王刚 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 孙玉清;李文华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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