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船舶动力定位非线性预测控制器的研究
| 论文题名： | 船舶动力定位非线性预测控制器的研究 |
| 关键词： | 船舶动力定位系统;非线性预测控制器;仿真验证;状态估计;噪声干扰 |
| 摘要： | 船舶动力定位是依靠自身动力装置保持船舶位置的一套控制系统。它不需要外力帮助,仅用自身的动力系统使船舶定位在海平面上某个固定的位置。全世界对海洋资源的开发和利用越来越深入,人们对船舶动力定位的能力要求也越来越高,动力定位也在向更高的技术发展,其重要性已到了不可或缺的地步。研究船舶动力定位技术具有重要的现实意义和实用价值。 论文的主要工作是研究船舶动力定位控制技术,完成动力定位非线性预测控制器的设计。为更好地提高动力定位控制能力和精度,首先设计了非线性估计滤波器,然后对广义预测控制基本算法进行改进,并在改进算法的基础上设计了动力定位非线性预测控制器。 船舶运动是多种作用力复合在一起的综合运动,船舶动力定位系统具有复杂的非线性。为贴近船舶实际运动情形,本文采用船舶运动非线性数学模型进行研究。动力定位系统中存在各种干扰信号和噪声影响,严重影响动力定位控制的精度。对此,本文应用非线性状态估计方法设计了非线性估计滤波器。该观测器的重要优点是省去了将船舶运动方程进行线性化的过程,经过仿真验证,该滤波器具有较好的滤波作用。 对船舶动力定位这种复杂的非线性系统,早期的PID控制方法已经不能满足动力定位精度的需要。广义预测控制是模型预测控制中一个很有代表性的控制策略,它从自适应控制中发展而来,采用经典参数模型作为预测模型,对模型的精度要求低,特别适用于难以精确建立数学模型的复杂工业过程的控制,在处理非线性问题上有着独特的优点,对复杂非线性系统具有很好的控制效果,被广泛研究并应用于船舶定力定位技术之中。本文工作重点就是研究广义预测控制,设计一种非线性广义预测控制器。首先对广义预测控制的基本原理做了详细的分析研究,然后在广义预测控制的基本原理上进行改进算法的研究,并对改进算法在理论上进行了稳定性分析。之后将改进算法应用到船舶动力定位控制器的设计当中,完成了非线性预测控制器的设计。结合具体船舶,对所设计的控制器进行了计算机仿真验证,仿真结果表明改进算法具有一定的适用性,所设计的控制器也具有一定的实际控制能力。 |
| 作者： | 王泽远 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 何祖军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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