船舶动力定位系统滤波技术的研究

发布时间：2017-03-19 06:09

  本文关键词：船舶动力定位系统滤波技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：动力定位系统可以使船舶在海上保持一定的位置和方向，具有不受水深的限制、投入和撤离迅速等优点并且使船实现精确的机动。对于许多进行海上作业的船舶来说，动力定位系统都是必要的支持系统。 船舶在海面上的综合运动一般分为由风、流、二阶波浪力、推力器造成的低频运动和一阶波浪力造成的高频运动。由于高频运动仅表现为周期性的振荡而不会导致平均位置的改变，为了避免不必要的能量浪费和推力器的磨损，一般从船舶测得的综合位置信号分离出低频信号进行控制，因此，滤波在动力定位系统中起着非常重要的作用。目前，比较常见的滤波器有：Kalman滤波器、时变滤波器，一阶滤波器等。这些滤波器虽然能够较好的消除波浪干扰，但是在某些方面还不够完善，为此我们引入了H_∞滤波技术。 本文对动力定位系统的结构特点和动态特性进行了分析，，对动力定位的模型进行了必要合理的线性化，在已建立的动力定位线性数学模型的基础上，本文对H_∞滤波方法进行了研究，并针对某船为研究对象求解H_∞滤波器的方程。仿真结果表明，H_∞滤波器有良好的性能。
【关键词】：船舶动力定位 高频运动 低频运动 H_∞滤波器
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U664.81
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 论文选题的背景及意义8-10
• 1.2 国内外研究情况10-12
• 1.3 本论文的主要工作12-14
• 第2章 船舶动力定位系统数学模型14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 环境数学模型14-17
• 2.2.1 阵风的模拟15-16
• 2.2.2 波浪漂移力的模拟16-17
• 2.2.3 海流的模拟17
• 2.3 推力器模型17-20
• 2.4 船舶模型20-26
• 2.4.1 船舶低频运动模型22-24
• 2.4.2 船舶高频运动模型24-26
• 2.5 控制器26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 H_∞滤波理论28-38
• 3.1 滤波理论的数学基础知识28-33
• 3.1.1 信号和系统的范数28-29
• 3.1.2 代数RICCATI方程29-31
• 3.1.3 H_∞范数与代数RICCATI方程的关系31-32
• 3.1.4 H_∞范数与RICCATI不等式的关系32-33
• 3.2 H_∞控制理论33-35
• 3.3 H_∞滤波器的数学描述35-37
• 3.4 本章小节37-38
• 第4章 H_∞滤波器的设计38-55
• 4.1 系统的广义被控对象38-39
• 4.2 动力定位系统低频模型和高频模型的传递函数39-48
• 4.3 艏向滤波器的设计48-50
• 4.4 北向滤波器的设计50-52
• 4.5 东向滤波器的设计52-54
• 4.6 本章小节54-55
• 第5章 计算机仿真55-70
• 5.1 Simulink简介55-56
• 5.2 滤波器的仿真56-69
• 5.2.1 名义模型时的仿真试验56-64
• 5.2.2 系统模型具有摄动时的仿真情况64-69
• 5.3 本章小节69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果74-75
• 致谢75

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杜佳璐;汪思源;张显库;李广强;;船舶动力定位系统非线性观测器设计[J];船舶工程;2012年03期

2 邱路;肖健梅;王锡淮;;基于Terminal的船舶动力定位系统控制器设计[J];仪器仪表用户;2010年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王冬东;浮体艏向调整系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 姜锋;船舶动力定位系统非线性观测器设计[D];大连海事大学;2011年

3 尹志华;大型耙吸挖泥船动力定位控制算法研究[D];江苏科技大学;2011年

4 赵铁军;深海石油平台支援船(OSV)动力定位控制方法研究[D];江苏科技大学;2011年

5 李源;补给船船位广义预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 张苗爽;起重船模型预测动力定位控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 谭劲锋;非线性滤波器在某船动力定位中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

8 冯欣;基于Backstepping的船舶动力定位系统控制器设计[D];大连海事大学;2009年

9 赵之韵;船舶动力定位系统控制器设计[D];大连海事大学;2009年

10 刘曰强;半潜式平台动力定位系统推力分配优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

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本文编号：255648