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带有广义噪声的船舶动力定位系统控制器设计
| 论文题名： | 带有广义噪声的船舶动力定位系统控制器设计 |
| 关键词： | 船舶动力定位;广义噪声;随机海浪;抗干扰控制 |
| 摘要： | 船舶海上作业是一项风险高，难度大，技术要求高，精度高的生产活动。船舶在实际的航行中面临复杂的海上环境，时常会受到风浪流等外部因素的干扰。外部环境对船舶的影响破坏了船舶的稳定性，使得船舶在海上作业更加困难。因此研究海浪对船舶动力定位的影响对于船舶的安全性有重要的意义。随着船舶朝智能化转型，对于船舶动力定位的精准性提出更高要求。此外，以往刻画海浪对于船舶的影响主要集中在白噪声，然而白噪声难以满足实际情况。针对目前存在的问题，本文从以下二个方面进行研究： (1)当船舶在海上航行时，会遭遇随机海浪的影响。实际海浪具有随机性的特点，应用海浪谱来刻画海浪的外部特征和内部特征。针对船舶动力定位系统，应用白噪声刻画随机过程是惯用的手法。然而，船舶在实际海上作业中遭遇海浪影响时，实际海浪具有一定谱密度函数。除此以外，带宽有限，表现为广义噪声的特征。根据随机过程理论，对P-M海浪谱进行有理化逼近，可以为海浪的模拟带来极大便利。 (2)研究带有广义噪声的船舶动力定位系统后推控制器设计问题。广义噪声，是有色噪声和白噪声的混合，被用来建模船舶动力定位系统的扰动。将广义噪声引入针对复杂海浪条件对船舶动力定位影响的建模过程中。利用随机微分方程描述船舶动力定位系统的数学建模。结合后推方法和基于随机微分方程的李亚普诺夫稳定性的理论框架，分析所考虑船舶动力定位系统的稳定性。为此，用广义噪声建模刻画海浪对船舶动力定位系统的影响时，更适合真实的船舶动力定位系统任务。研究表明，基于随机微分方程理论框架，船舶动力定位系统是噪声状态稳定且船舶动力定位系统的状态有均方渐进增益。最后进行了仿真验证，相比于已有船舶动力定位系统抗干扰控制方法，本文提出的方法可以直接利用有色噪声来描述复杂海洋扰动的影响。 |
| 作者： | 孟一平 |
| 专业： | 航海科学与技术 |
| 导师： | 李铁山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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