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原文传递船舶动力定位切换控制方法研究

论文题名：	船舶动力定位切换控制方法研究
关键词：	水面船;动力定位;切换控制;PID控制器;模糊监督器
摘要：	随着对海洋资源的不断探索和开发，动力定位在各种海洋作业的船舶上得到了广泛的应用，并且在海洋开发中的作用越来越重要。对海上作业的船舶来说，必须能够在不断变化的海洋环境下连续稳定工作。显然，船舶在海洋环境不断变化的情况下作业时，单一的控制器不能保证其作业需求。因此，本文提出了一种用于变海况下的船舶动力定位切换控制系统。该系统根据海况的变化对相应控制器的输出按照一定的模糊切换逻辑对其进行加权求和，从而产生控制作用，不仅提高了系统的控制精度，还保证了变海况下各子控制器之间切换过程的平滑性。本文具体研究内容如下所示：　　首先，分别对水面船的低频运动和一阶波浪引起的高频运动建模。为了更好的研究水面船的运动情况，分别对海洋环境干扰(风、浪、流)进行建模。根据所建立的水面船运动模型对所研究的船舶对象进行仿真验证，为下一步的研究提供可靠依据。　　其次，根据有义波高将海况分为平静海况、中等海况和高等海况。在相应的海况下按照其系统模型对非线性观测器进行设计，并对其进行仿真，验证其正确性。然后在观测器设计的基础上，对相应的控制器进行设计。平静海况和中等海况下使用常规的多输出PID控制器，高等海况下使用带有加速度反馈的多输出PID控制器，并在不同海况下对相应控制器进行仿真，验证其有效性。　　最后，根据T-S模糊模型和波峰值频率对模糊监督器进行设计，并利用自回归模型参数估计对波峰值频率进行在线估计。根据估计的波峰值频率对不同海况下设计的观测器的相关参数进行实时调整，从而形成自适应非线性无源观测器。模糊监督器根据估计的波峰值频率对不同海况下的子控制器输出进行加权和，从而构成一个完整的动力定位模糊切换控制系统。为了验证该动力定位模糊切换控制系统在变海况下的控制效果，利用单一控制器和该切换系统进行仿真对比。根据仿真对比结果可以看出，该系统在变化海况下相比单一控制器来说，其控制性能较好，并且过渡过程平滑。
作者：	彭小枫
专业：	控制科学与工程
导师：	夏国清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文