基于干扰观测器的船舶动力定位控制器研究

发布时间：2017-12-01 09:28

  本文关键词：基于干扰观测器的船舶动力定位控制器研究

  更多相关文章： 动力定位 干扰观测器 模糊PID控制 鲁棒稳定性

【摘要】：动力定位是在近些年来才被逐渐提出的一个问题,其区别于传统的锚泊定位,是指海洋船舶或结构物通过自身的动力系统,在克服外界干扰的情况下,保持船舶或结构物的运动状态或者定点悬停控制。随着国家大力发展海洋事业,海上作业将会面临不断增大的施工难度,而动力定位技术在海洋资源勘探、石油开采、物资运输等各项事业中将会发挥越来越重要的作用。从动力定位技术发展至今,其控制算法经过了不断的更新换代,以使其不断适应新形势下的挑战,而海洋环境及船舶运动的非线性也导致了成熟发展的非线性控制理论在动力定位控制领域的应用。为了解决系统中外界扰动和观测干扰的影响,可以在闭环控制中引入干扰观测器,对干扰进行观测并抑制,保证闭环系统的高精度性能,将干扰观测器应用于船舶动力定位系统是一种行之有效的创新性的方法。本文利用供给船的数学模型对建立的控制系统进行了验证。研究过程中,本文分析了船舶在三自由度系统下的运动学和动力学模型,对系统建立了基于状态空间方程的数学模型。当船舶在海面上漂浮或者航行时,总会受到来自海上风浪流等各种复杂的外在条件的干扰,这加大了系统控制设计的难度。干扰观测器的引入,可以有效的观测并估计船舶受到的外界力和力矩的干扰,并在系统中引入干扰补偿量,在系统受到干扰产生偏移时能够提前预知偏移方向与偏移量,进而克服外界干扰带来的不必要的扰动。由于动力定位中主要的扰动是低频信号,干扰观测器的核心内容是对观测器内部的低通滤波器的分析,因此干扰观测器的主要工作重点就是低通滤波器的设计。为了更好的实现对系统的设计,文章在控制系统中加入了模糊PID控制理论,提高了系统的响应速度以及控制精度。基于干扰观测的模糊PID控制器很好的解决了系统响应和抑制干扰的问题。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.82

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本文编号：1240657