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船舶动力定位手柄操作模式控制器设计与实现
| 论文题名： | 船舶动力定位手柄操作模式控制器设计与实现 |
| 关键词： | 船舶动力定位;手柄操作;模式控制器;PID控制;前馈补偿解耦法;仿真验证 |
| 摘要： | 随着科学技术的进步，人们对海洋的开发和研究也慢慢从沿岸、近海扩展到深海。传统的锚泊定位已不再适用于深海作业，动力定位系统具有定位准确快速，操作方便，定位成本不随水深的增加而增加，越来越被广泛地应用于石油平台和海上作业船，具有广阔的市场和发展前景。船舶动力定位手柄操作模式是指通过一只手柄来操纵船舶，具有操纵灵活、简单、反应快等特点。本文主要研究船舶动力定位手柄操作模式控制器的设计与实现问题。 首先，介绍了动力定位系统数学模型的建立，从动力学的角度分析船舶的运动特性，推导出船舶的运动模型。由于船舶在大海中受到风、浪、流等外界环境干扰力的作用，分别建立了风、浪、流的数学模型和推进器模型。通过分析动力定位系统的数学模型，为动力定位控制器的设计和研究奠定基础。 然后，根据手柄操作模式的工作原理和船舶的低频运动模型，设计了一个解耦PID控制器。针对横荡速度和艏摇角速度之间的耦合问题，采用前馈补偿解耦法对船舶的低频运动模型进行解耦。根据解耦后的船舶运动模型，采用增量式PID控制算法分别对纵荡速度、横荡速度和艏摇角三个自由度的运动进行控制。仿真结果验证了控制器的有效性，超调量小，反应迅速，在改变输入及船舶参数时系统仍能满足控制要求。 最后，介绍了实验室船舶动力定位仿真平台，详细阐述了船舶控制系统、推进系统、测量系统、主操作台和移动操作终端的硬件组成及其功能。利用Visual Studio编写了手柄操作模式的控制程序，开发了基于WinCC的手柄操作模式操控界面，并在船舶动力定位仿真平台上进行调试，取得了阶段性成果。 |
| 作者： | 张景鸿 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 王钦若;刘奕华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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