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救助船动力定位智能控制及仿真的研究
| 论文题名： | 救助船动力定位智能控制及仿真的研究 |
| 关键词： | 救助船;动力定位系统;预报精度;自抗扰控制;参数整定;智能控制 |
| 摘要： | 随着船舶与海洋工程的开发和发展,动力定位系统已广泛应用于多种船舶和海洋平台上,并日益对船位的保持提出了更高的要求,而这些要求最终将基于控制技术来实现。为此,人们一直在寻找控制效果更好的控制技术,自抗扰控制(Active disturbance rejection control,简称ADRC)即是其中的一种可以尝试的新型控制技术。 作者以救助船“北海救115”轮为研究对象,针对其动力定位系统中的相关工作模式,设计ADRC控制器,并在不同航速和不同海况下仿真验证了其控制性能。 本文首先基于MMG建模机理建立了适用于动力定位系统的平面三自由度操纵运动模型和纯横移运动模型。其中,平面三自由度操纵运动模型分别考虑常速正航模型和低速正航模型。并对三自由度船舶运动模型用实船操纵试验数据进行了仿真验证。在此过程中,对相关参数进行了调整,用以提高数学模型的预报精度。 然后,研究设计了自抗扰控制器,对控制器中的跟踪微分器、扩张状态观测器和非光滑反馈的算法进行了具体说明,并简要阐述了各部分参数整定的方法。 最后,设定本课题的工程背景为救助船驶向固定被支援点的过程,并把所设计的ADRC控制器应用于该过程所涉及的航向保持、纵移运动和横移运动三个子过程中,分别在理想海况、改变航速和存在风浪流海况下与PID控制器进行仿真分析比较。 仿真结果表明:ADRC控制器控制效果和鲁棒性明显优于传统PID控制器,舵角和螺距的输出曲线更缓更平滑,并且控制输出的稳态精度更高,参数适应性广。然而其响应速度稍逊于PID控制器。对此,本文提出一种多模态控制策略,该策略“吸取”了Bang-Bang控制的快速性优点,表现出更优越的控制性能,作者以纯横移运动过程为对象验证了其有效性。 |
| 作者： | 雷正玲 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郭晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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