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半潜船推力分配方法及动力定位能力分析
| 论文题名： | 半潜船推力分配方法及动力定位能力分析 |
| 关键词： | 半潜船;动力定位系统;混合控制;推力分配;仿真模拟器 |
| 摘要： | 推力分配模块和控制器模块在动力定位系统中十分关键，其主要原理为根据船舶的期望位置以及外界环境的干扰，计算出需要的推力和推力矩，推力分配模块接收到指令后将其分配至各个推进器，最终实现定位功能。本文以半潜船为研究对象，构建了一套半潜船动力定位系统的仿真模型，进行了半潜船的动力定位能力分析，并创建了半潜船的DPS模拟器。具体完成内容如下: 首先，建立了半潜船的动力学及运动学模型，对环境载荷模型进行搭建，结合某半潜船的主要参数建立了半潜船的运动仿真模型，最后对船舶的横向运动、纵向运动和回转运动进行仿真分析，结果显示所建的模型符合预期动力定位系统的要求。 其次，对半潜船的控制功能进行研究，推导出三种混合控制模式的导引律，设计了三种混合控制模式控制器，建立了完整的半潜船控制仿真模型。最后进行风浪流条件下控制船舶位置姿态的仿真分析，结果显示本文设计的三种混合控制模式控制器能够精准完成船舶定位与运动控制，满足动力定位的控制需求。 然后，介绍了船舶当中推力分配目标函数的优化问题以及约束条件，根据半潜船的推进器布置图，计算出12台推进器推力在半潜船船体坐标系三个轴方向上的推力合力以及合推力矩，最终得到半潜船推进系统的向量布置矩阵。然后，搭建出半潜船的推力分配数学模型，选用起作用集法进行半潜船的故障模式分析，最终得到半潜船在不同故障模式下的动力定位能力曲线。 最后，运用C/C++语言进行动态链接库的搭建，最终应用QTcreator创建了半潜船的DPS模拟器。结果表明本文所设计的模拟器能够满足半潜船动力定位系统的相关要求，能够用于培训操作人员和方案预演，为半潜船的总体设计提供研究基础。 |
| 作者： | 李桐 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 李新飞;黄福祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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