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船舶动力定位系统控制器的设计与仿真
| 论文题名： | 船舶动力定位系统控制器的设计与仿真 |
| 关键词： | 船舶动力定位系统;自抗扰控制器;自适应权重粒子群;优化算法;优化设计 |
| 摘要： | 随着全球经济的快速发展,能源短缺和环境污染已成为一个世界性的问题。探索和开发海洋资源,成为大多数国家可持续发展的重要途径。船舶和半潜式平台等浮式作业系统是深海作业的重要载体,伴随着人类对海洋开发和探索的范围越来越广,对船舶和平台的定位系统的研究同益受到重视。 动力定位系统是一种闭环的控制系统,控制器通过测量系统得到的信号来驱动推力器系统产生推力,用于抵抗风、浪、流等作用在船舶和平台上的各种环境力,使其尽可能地保持在海平面上预定位置附近。动力定位系统共有三部分组成:测量系统,控制系统和推力系统。本文的研究重点就是针对某动力定位供应船,设计一个理想的动力定位控制器。主要工作包括以下几个方面: 1、首先围绕船舶动力定位系统中的控制器设计问题,研究分析船舶动力定位系统的运动学和动力学数学模型,建立船舶动力定位系统三自由度数学模型。 2、分析了自抗扰控制技术的基本原理,自抗扰控制器的结构及各个组成部分的离散算法,并简要阐述了各部分参数整定的方法。 3、设计适用于三自由度船舶动力定位系统的自抗扰控制器,并与传统的PID控制器在理想海况和存在不同等级风、浪、流干扰的情况下进行仿真比较。 4、分析了粒子群优化算法、自适应权重粒子群优化算法及其特点,在此基础上,为进一步提高控制器性能,采用自适应权重粒子群优化算法对ADRC进行参数优化,并对优化后的ADRC在理想海况下进行仿真实验。 大量仿真结果表明:自抗扰控制器具有较好的控制效果,能够克服风、浪、流等干扰,与PID控制器相比,ADRC控制器控制效果和鲁棒性优于传统PID控制器;仿真研究也验证了基于AWPSO算法的ADRC优化设计方法的可行性,能够较大程度地提高系统的控制性能。 |
| 作者： | 王丽娜 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 王兴成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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