船舶动力定位系统推力分配与控制方法研究

发布时间：2021-07-14 17:01

　　随着陆地资源的匮乏和人类对资源的消耗越来越大,人们将目光从陆地转向了海洋,同时随着科学技术的发展,海洋资源的勘探、开发和利用也逐步从浅海扩大到了深海。海洋资源的开发使得船舶动力定位和轨迹跟踪成为了船舶工程领域的研究热点。推力分配算法作为动力定位系统的重要组成部分,对提高船舶动力定位的精度和减少能源的消耗有着至关重要的作用。本文针对动力定位推力系统,研究了推力分配策略,即如何配置推力大小和推力方向得以最小化功率消耗和机械磨损。首先,论文描述了船舶的三自由度运动数学模型、大地坐标系和随船载体坐标系,以及各个坐标系之间的转换原理,围绕船舶运动控制中的环境扰动因素,对环境扰动进行建模。接着分析了推力器的一般特性,根据螺旋桨敞水特性曲线确定了推力器参数。由于推力器的推力难以定量测量而电动机的转速容易测量,因此本文基于推力器的数学模型,推导了推力器的推力与螺旋桨转速之间的关系,通过调节螺旋桨电动机的转速来控制推力器输出的推力。然后,论文引入了推力分配的数学模型,对推力结构的奇异性、推力器的物理限制、推力误差等约束条件进行了讨论与分析,给出了具有约束的推力分配优化非线性目标函数。最后,论文讨论了推力... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全回转推进器Fig.3-1Azimuththruster

通过电能直接驱动螺旋桨旋转的。因为吊舱推力器内部的驱动与机械传动部件都整合进了吊舱之内，这灵活性，还因为减少了机械传动部件，所以降低了系整个吊舱可以单独拆卸便于进行维修。图 3-1 全回转推进器Fig.3-1 Azimuth thruster

图 3-3 槽道推进器Fig.3-3 Tunnel thruster推力器的工程船舶也是非常众多的。由于舵的水所以桨-舵组合推力器会受到较大的限制，只能提较为困难，推力与推力方向之间存在耦合关系。图 3-4 桨-舵组合推力器Fig.3-4 Propeller-rudder thruster

【参考文献】：
期刊论文
[1]动力定位系统推力分配非线性最优化研究（英文）[J]. 刘长德,孙强,魏纳新,刘正峰.  船舶力学. 2013(12)
[2]基于构造矩阵零空间的动力定位系统推力分配方法[J]. 王莹,谌栋梁,谢颖,张园.  海洋工程. 2013(04)
[3]基于能量最优的组合偏置推力分配算法研究[J]. 施小成,魏玉石,宁继鹏,付明玉,赵大威.  中国造船. 2012(02)
[4]结合非线性动态面和前馈补偿的挖泥船动力定位控制[J]. 张宇华,姜建国,郜登科.  应用科学学报. 2012(02)
[5]基于能耗最优化的动力定位推力分配逻辑算法研究(英文)[J]. 杨世知,王磊,张申.  船舶力学. 2011(03)
[6]非线性船舶动力定位控制器设计[J]. 赵大威,边信黔,丁福光.  哈尔滨工程大学学报. 2011(01)
[7]动力定位系统的推力分配策略研究[J]. 吴显法,王言英.  船海工程. 2008(03)
[8]动力定位控制系统研究[J]. 周利,王磊,陈恒.  船海工程. 2008(02)
[9]7000米载人潜水器推进器故障容错控制分配研究[J]. 俞建成,张艾群,王晓辉.  机器人. 2006(05)
[10]生物免疫遗传算法的几乎处处强收敛性分析及收敛速度估计[J]. 罗小平,韦巍.  电子学报. 2005(10)

博士论文
[1]过驱动水面航行器的控制分配技术研究[D]. 王芳.哈尔滨工程大学 2012
[2]遗传算法与粒子群优化算法的改进及应用研究[D]. 汤可宗.南京理工大学 2011

硕士论文
[1]船舶推力分配多步优化算法研究[D]. 张晓迪.上海交通大学 2015
[2]动力定位系统神经网络与PD混合控制研究[D]. 吴紫梦.大连海事大学 2015
[3]基于PID控制的锚泊辅助动力定位系统研究[D]. 邹刚.上海交通大学 2014
[4]动力定位系统的环境力前馈研究[D]. 李博.上海交通大学 2013
[5]DP系统的推力分配优化算法研究[D]. 金超.哈尔滨工程大学 2013
[6]不同海况条件下船舶动力定位混合控制系统设计[D]. 郭娟.上海交通大学 2012
[7]船舶动力定位系统控制器的设计与仿真[D]. 王丽娜.大连海事大学 2012
[8]半潜船动力定位系统推力分配仿真研究[D]. 郭鹏威.武汉理工大学 2012
[9]动力定位系统推力分配逻辑的研究[D]. 李勇跃.上海交通大学 2012
[10]铺管起重船动力定位系统推力分配方法研究[D]. 郭峰.哈尔滨工程大学 2012



本文编号：3284538