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半潜式平台DP系统推力分配优化算法研究
| 论文题名： | 半潜式平台DP系统推力分配优化算法研究 |
| 关键词： | 半潜式平台;DP系统;动力定位;推力分配;粒子群算法 |
| 摘要： | 随着人类对海洋的研究程度越来越深入，由此发展了许多海洋相关领域的科学技术产品，其中动力定位系统是应用最为广泛的产品之一，它是指船舶或其它海洋装置通过控制系统发出指令来控制自身推进系统产生推力达到抵抗环境干扰的影响，使其保持在期望的位置和艏向的一种闭环控制系统。其中推力分配系统是动力定位系统的一个重要组成部分，通过它可以将控制器发出的力和力矩指令合理高效地分配给船舶的各个推进器，且满足所有推进器产生的推力总值可以抵消外部环境干扰的基本要求，并且使系统消耗的能量最小。本文结合某半潜式钻井平台对其推力分配优化算法进行研究。 首先，在概述平台运动相关坐标系的基础上，建立半潜式平台的运动数学模型，同时给出海洋环境干扰力（风、浪、流）的数学模型，并设计一个PID控制器，然后分别在无环境干扰力和有环境干扰力情况下对平台数学模型进行仿真验证。 其次，建立推力分配目标函数，给出改进的粒子群优化算法。概述推力分配问题，详细介绍推力分配执行机构和推进器布置情况以及相关的执行限制，并建立推力分配数学模型。为了改进粒子群算法容易陷入局部最优和后期收敛速度慢的缺陷，提出一种基于平均评价值动态调整步长的改进粒子群优化算法，并用经典测试函数对该算法进行数值验证，仿真结果说明该算法的有效性。并且在给出半潜式平台推力分配的目标函数之后，设计了基于改进粒子群算法实现推力分配的过程，为进一步的推力分配仿真做准备。 然后，基于MATLAB软件平台对推力分配优化算法进行仿真研究。在两种不同测试环境下，对改进的粒子群算法实现的推力分配进行相应的仿真测试，结合仿真结果研究所提算法在推力分配中的有效性。然后在第一种测试环境下与基于序列二次规划算法和标准粒子群算法实现的推力分配进行对比仿真，分析三种算法的优缺点。 最后，系统全面地总结本文的研究工作，并提出不足之处，指明动力定位系统推力分配进一步的研究方向。 |
| 作者： | 彭欢 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 田凯;印士波 |
| 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 |
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