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海洋工程船动力定位系统推力分配及控位能力研究
| 论文题名： | 海洋工程船动力定位系统推力分配及控位能力研究 |
| 关键词： | 海洋工程船;动力定位系统;推力分配;控位能力;水动力干扰 |
| 摘要： | 动力定位是指船舶在控制系统作用下,无须借助于锚泊系统,通过测量系统不断检测出船舶的实际和目标位置的偏差,并使用自身装置的推进器,来抗衡作用于船舶上的外界干扰力,使船舶保持航行或定位且满足艏向、航速等要求的闭环控制系统。推力分配和控位能力计算是动力定位系统研究中的重要组成部分。推力分配策略是在满足控制器及优化目标函数的要求情况下,通过某种分配逻辑来控制自身推进器产生力和力矩,控位能力曲线可以给出船舶在最大环境干扰力影响下船舶依然能保持艏向和定位能力的可视化效果图。 本课题是江苏省科技厅重大成果转化项目,研究对象为某大型耙吸式挖泥船和某布缆船。在推力分配策略研究方面:首先,介绍了船舶推进系统组成,分析推进器之间和推进器与船体之间的水动力干扰成因并提出了解决办法,同时提出了推进器数学模型建立及对多个艏侧推等效处理的方法;其次,推力分配策略以能量消耗少、艏向最优、机械磨损少和最小化推进器最大推为要求建立了优化目标函数及其限制条件,同时考虑到推进器物理条件限制而设置了动态推力区域;最后,采用分离变量技术以结合序列二次规划这种优化算法解决上述问题。 在控位能力计算方面:本文中建立了环境干扰力模型和船舶作业力数学模型,分析了静态控位能力计算原理并绘制了控位能力曲线。控位能力曲线一般在船舶设计阶段使用,用来预测这艘船的动力定位能力。同时,它为推进器选型及布置和分析动力定位系统的稳定性提供重要理论依据。 本课题的部分研究成果在挖泥船上进行了实船定位试验,试验获得了良好的定位效果。因此,本文在一定程度上具有理论借鉴意义和工程应用价值。 |
| 作者： | 祝庆庆 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 俞孟蕻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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