动力定位船参数自整定控制方法研究

发布时间：2020-06-02 05:47

【摘要】：动力定位船作为海洋工程的重要装备,其控制的收敛速度和控制精度直接影响了海洋作业的成败,然而大部分的控制参数设计的方法都采用了试凑法,对于缺乏精确的控制对象模型和没有实际海洋工作经验的人来说,控制参数的选取具有举足轻重的意义。因此研究参数自整定控制的方法能够减轻海洋工作人员的压力,实现海洋装置的自动化具有很大的意义。本文在不同的控制方法下,结合相应的参数自整定方法,研究了船舶动力定位参数自整定对收敛速度和控制精度的影响,本文的工作如下:首先,建立船舶三自由度运动学与动力学的模型以及风、浪、流干扰模型以便反映船舶在外界环境干扰下的运动特性。通过操纵性仿真试验给出船舶模型,最后得出精确的模型,然后设计了基于Backstepping法的船舶动力定位已知和未知的控制律的设计,利用模糊控制的思想对控制参数进行自正定,根据控制参数的调整规则,以及偏差和偏差的变化率的取值范围,实时对模糊规则查询与计算,从而能够实现自动化智能化的调节反步法设计的参数,实验结果表明:采用模糊规则反步法控制能够使动力定位船比固定参数的控制方法有更快的收敛速度。其次,设计了基于动态面法的船舶动力定位已知和未知的控制律的设计,针对控制偏差范围无法确定无法利用模糊方法进行参数自整定的情况,利用对角递归神经网络DRNN对控制参数进行动态调节,使得整个闭环系统具有更快的收敛速度。为了验证参数自整定DSC控制方法的有效性,通过对一艘装备有动力定位系统的船进行Matlab/Simulink的仿真验证实验,实验结果表明:经过DRNN参数自整定的DSC控制方法具有更快的收敛速度和较高的控制精度。最后,在动态面控制方法中引入Nussbaum增益的技巧以实现参数的快速整定,来改进神经网络参数自整定的收敛速度问题。以一艘动力定位船为例对所设计的控制器在不考虑所研究船舶系统不确定性和考虑所研究船舶系统不确定性这两种情况下进行了MATLAB仿真实验,验证了引入了Nussbaum增益的自适应动态面控制参数的控制效果。
【图文】：

将会更加方便。船体坐标 系通常表示为oxyz，原点o通常 设置在船体的重心位置，ox , oy ,oz 分 别 代 表 纵 轴、横 轴与垂直轴。纵轴平 行 于水面 指 向 船 艏 方向，横轴平行于水面指向船右舷方向，垂直轴垂 直于水面指向船底，，如图2.3 所 示。bxbybz图 2.3 船体坐标系2.1.2 运动变量及符号说明下面对建模过程中用到的一些参数和符号进行一下说明，如图2.4 所 示：

船舶运动变量定义至动建模包含了六个自由度，其中有三个自由度是受力产生合是受力矩作用产生的转动
【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】：2018
【分类号】：U675.7

【参考文献】

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1 王倩;艾剑良;;高超声速飞行器动态面控制系统设计与仿真[J];系统仿真学报;2012年11期

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3 孙红英;于风卫;;基于自适应动态面的航向跟踪控制器设计[J];青岛远洋船员学院学报;2010年04期

4 刘树光;孙秀霞;董文瀚;王栋;;一种动态面神经网络鲁棒飞行控制律设计[J];飞行力学;2010年06期

5 李铁山;邹早建;罗伟林;;基于DSC后推法的非线性系统的鲁棒自适应NN控制[J];自动化学报;2008年11期

6 周丽;姜长生;;改进的非线性鲁棒自适应动态面控制[J];控制与决策;2008年08期

7 衣丽葵;赵军;;Buck型直流变换器的自适应动态面控制研究[J];石油化工高等学校学报;2007年03期

8 董文瀚;孙秀霞;林岩;;反推自适应控制的发展及应用[J];控制与决策;2006年10期

9 夏国清;Corbett Dan R;;基于DRNN神经网络的PD混合控制技术在船舶动力定位系统中的应用[J];中国造船;2006年01期

10 张桂兰;邓志良;;模糊控制器在船舶动力定位系统中的应用及改进[J];中国造船;2005年04期

本文编号：2692702