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动力定位推力分配饱和处理及分配策略研究
| 论文题名： | 动力定位推力分配饱和处理及分配策略研究 |
| 关键词： | 船舶动力定位;推力分配;饱和处理;状态估计;仿真实验 |
| 摘要： | 作为占地球总面积79%的海洋，蕴藏着丰富的矿产、石油、天然气以及渔业资源。进入21世纪，各国纷纷将海洋开发提升为国家发展战略，合理开发和利用海洋资源成为解决人口增长、粮食安全、陆地资源日渐枯竭等问题的重要出路。锚泊系统和动力定位系统是进行海上作业的重要技术装备，为作业船舶和平台提供安全保障。传统的锚泊系统可满足200-300米水深的作业需求，但随着水深的增加，其作业成本大大增加。动力定位系统（Dynamic Positioning System,DPS）不受作业水深限制，是深海开发和科学研究必不可少的关键技术。 船舶动力定位系统是一门涉及多学科交叉的工程技术，由测量系统、控制系统、推进系统和动力系统组成。其基本工作原理是利用布置在船舶上的推进器产生的推力来抵抗作用在船舶上的风、浪、流等环境载荷，使船舶保持预定位置或艏向。控制系统是整套系统的核心部分，包括状态估计、控制器、推力分配三个模块。 本文主要针对推力分配饱和处理及分配策略进行研究与仿真实验，具体研究内容包括： （1）针对采用伪逆法求解推力分配问题存在推进器饱和的现象，提出了加权伪逆分配算法。根据权值矩阵元素大小对推进器的抑制与增强作用，本文分别研究了固定角度模式下和可变角度模式下的权值矩阵更新方法。最后，通过仿真实验验证了加权伪逆法的有效性。 （2）为避开加权伪逆法求解推力分配问题时出现的推进器饱和问题，引入直接分配算法，将推力分配问题转化为向量几何问题求解。通过设计一组对比实验验证了该算法的有效性及其相对于伪逆法的优势。 （3）针对动力定位船舶作业工况的多样性和海况的复杂性，设计了环境力固定模式、固定可反转模式和可变角度模式，并针对几种分配模式间的切换指标进行了研究。最后，通过仿真实验验证了切换策略的有效性。 |
| 作者： | 付海军 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 徐海祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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