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船舶动力定位系统的自抗扰控制研究
| 论文题名： | 船舶动力定位系统的自抗扰控制研究 |
| 关键词： | 船舶动力定位系统;动力定位;实时推力分配;扩张状态观测器;自抗扰控制 |
| 摘要： | 本文针对船舶动力定位控制系统展开了仿真建模与自抗扰控制的研究，主要的研究工作包括以下四个方面: 1.基于实船数据建立了动力定位控制系统的仿真模型，包括系统动力学模型、实时推力分配逻辑、推进器模型以及传感器噪声模型，使得控制器的输出量能实时转化为实际工程中的控制量——螺距角和舵角，并对所建立的系统模型进行了仿真验证。 2.作者从自抗扰控制应用研究的核心问题——扰动估计切入，首先详细分析了船舶动力定位系统中所面临的各种扰动，并将其分为低频扰动和高频扰动两类。针对低频扰动，分别对速度矢量可测量和速度矢量不可测量的情况给出了相应的抗扰控制方法;针对高频扰动，探索应用了两种自抗扰的滤波方法，然后对所提出的控制和滤波方法进行了仿真验证。最后对动力定位自抗扰控制方案效果的影响因素进行了讨论分析，为后续研究奠定了基础。 3.提高扩张状态观测器的扰动估计精度是提高自抗扰控制性能的重要途径，针对工程实际中可能存在的情况:1）可实现观测器带宽较小;2）采样间隔大，分别给出了相应的扰动估计模型的改进方法:1）基于双ESO的扰动估计模型;2）基于高阶扰动信息的扰动估计模型，并以锚泊辅助动力定位问题为例，仿真验证了上述改进方法的有效性。 4.针对船舶动力定位控制系统中由执行机构引起的时滞问题，本文提出一种基于预估器的采用高阶扰动信息扰动估计模型的自抗扰控制器，并以动力定位系统中第三个回路为例，分别对不考虑与其它回路耦合影响和考虑与其它回路耦合影响的情形进行了仿真计算，验证了上述自抗扰控制器对于系统含有时滞的船舶动力定位控制的有效性。 |
| 作者： | 雷正玲 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郭晨 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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