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船舶动力定位系统滤波及控位方法研究
| 论文题名： | 船舶动力定位系统滤波及控位方法研究 |
| 关键词： | 动力定位;单神经元;PID控制器;自适应滤波;神经网络;船舶 |
| 摘要： | 由于海洋环境复杂多变，船舶在无约束情况下进行海上定点作业非常困难，动力定位技术的出现能够有效地解决定点控位情况下的船舶安全问题，使海上定位操作船舶能够具有不受水深限制、快速投入或撤离工作地点的特性，以提高船舶的机动性和精确性。 本文首先将动力定位船舶作为研究对象，基于分离型船舶的建模思想，在合理的假设条件下，依据船舶的操纵方程推导出简便的动力定位船舶三自由度模型，并针对船舶在定位过程中受到的一阶波浪力、二阶漂移力以及风力和海流等外界的环境作用力和力矩，建立环境力模型。此外，在谱分析理论的基础上，对变动风和不规则波进行了计算机仿真研究。 其次，由于船舶在定位过程中受到外界环境的影响，测量系统中混有高频噪声，而在实际定位中，这些信号是没有必要控制的，对其控制反而会增加推力器的磨损，因而必须把这些高频分量滤掉。本文结合船舶特性设计了自适应线性神经网络滤波器，对比研究了几种自适应滤波方法，选择了最优的一种方法进行海浪滤波。 再次，船舶的定位控制是本文的另一重点研究内容，采用的控制方法为单神经元自适应PID控制。研究了单神经元控制的基本思想，将神经元与传统PID相结合，应用于船舶动力定位系统，并对此系统进行计算机仿真，在线调整PID参数，通过得到的仿真结果表明此控制器使系统达到了良好的控制效果，并使其具有较强的抗干扰能力、自适应能力和较好的鲁棒性。 最后，本文结合动力定位系统数学模型，采用单神经元PID控制器，通过对不同海情下加入和未加入白适应线性神经网络滤波器的情况进行一系列的计算机仿真试验，验证了此滤波器能够有效地消除高频分量，达到滤波的效果。同时此滤波器还表现出良好的自适应能力和鲁棒性。 |
| 作者： | 信洪杰 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 夏国清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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