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动力定位船舶控制系统设计与研究
| 论文题名： | 动力定位船舶控制系统设计与研究 |
| 关键词： | 船舶;动力定位系统;控制系统;模糊控制器 |
| 摘要： | 伴随着世界经济的高速发展，地球上人口的急剧增长，陆地上的资源供应已经日趋紧张，世界各国都把经济的发展转向了海洋，人类对海洋资源的开发和探索的范围也变得越来越大。由此人们对深海作业的浮式生产系统(包括船舶、半潜平台)的系泊方式的研究日益重视。动力定位系统(DPS)不同于传统的锚泊，它是一个闭环的控制系统，控制器通过测量系统得到的信号来推动推力器系统抵抗由于风、浪、流等作用于海洋浮式结构物的环境作用力，从而使其保持在固定的位置或预定轨迹上。 我国海洋资源丰富，开采前景不可估量，而开发和开采的进行必将使用动力定位系统。因此研究海上作业系统的动力定位技术有着重要的意义。动力定位系统一般由位置测量系统，控制系统，推力系统三部分构成。其中控制系统是船舶动力定位系统的核心。传统控制理论经历了经典控制理论和现代控制理论两个具有里程碑意义的重要阶段，现在已经向智能控制方向发展。其中模糊控制就是一种智能控制。模糊控制自从上个世纪70年代由美国学者提出来后，得到了空前的发展，原因是模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制，它属于非线性控制，在一定程度上模仿了人的控制，其控制器是按一定语言控制规则进行工作的，无需被控对象的精确数学模型，即能达到良好的控制效果。 不同于其它动力定位船舶模糊控制器的设计，本文采用基于著名的Takagi-Sugeno(T-S)模糊逻辑系统设计动力定位船舶控制器。T-S模糊模型是日本学者Takagi和Sugeno于1985年提出来的，它在本质上是非线性模型，其前件采用模糊表示，后件采用线性方程式表示，使得模型的全局输出具有良好的数学表达特性，便于采用线性控制策略设计非线性控制。本文在设计控制器的过程中采用了并行分配补偿(PDC)方法和线性矩阵不等式(LMI)理论。这样便于用Lypunov函数分析全局的稳定性和设计多变系统的控制器。 在选定模糊变量和论域，制定模糊规则后，本文利用MATLAB软件中的LMI工具箱求解模糊控制器。最后对动力定位系统进行了仿真并进行了稳定性分析。结果表明系统最终是趋于稳定的，控制器具有Lyapunov意义上的稳定性，设计的模糊控制器效果显著。 |
| 作者： | 马作师 |
| 专业： | 动力定位船舶控制系统设计与研究 |
| 导师： | 王克;高海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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