船舶动力定位系统智能自抗扰控制研究
发布时间：2022-08-09 12:53
海上环境的复杂性以及船舶数学模型的不确定性,使船舶在动力定位控制中受到的外部扰动和内部扰动影响较大。同时,随着人类对海洋的不断探索,要完成海洋钻井平台定位、海底管道和电缆铺设等复杂任务,对动力定位精度的要求日益提高。因此,如何提高船舶动力定位控制系统的控制性能一直备受关注。本文研究了船舶动力定位系统智能自抗扰控制问题,完成的主要工作如下:（1）建立船舶动力定位系统的仿真模型,包括动力定位船舶数学模型、外界环境干扰数学模型、以及系统未建模动态数学模型。建立的仿真模型考虑到了动力定位控制中受到的外部扰动和内部扰动,为后续的仿真验证提供有效的依据。（2）自抗扰控制器（ADRC）可通过扩张状态观测器估计未知扰动,并对系统给予补偿,达到很好的抑制扰动作用。然而,非线自抗扰控制器（NLADRC）的抗扰范围有限、参数整定困难,而线性自抗扰控制器（LADRC）的控制精度欠佳。针对这一问题,本文设计了一种线性/非线性自抗扰切换（SADRC）的船舶动力定位控制器,该方法能够兼容LADRC和NLADRC的优点,达到理想的控制效果。最后,分别以北海救“115”救助船舶和一艘系泊储油轮为仿真对象进行了仿真验证。...
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
第2章 船舶动力定位系统的数学模型
2.1 引言
2.2 船舶数学模型
2.2.1 坐标系及坐标变换
2.2.2 船舶运动学方程
2.2.3 船舶动力学方程
2.2.4 船舶动力定位数学模型
2.3 船舶所受扰动力模型
2.3.1 风、浪、流等环境干扰力数学模型
2.3.2 系统未建模动态数学模型
2.4 船舶运动模型的控制仿真
2.5 本章小结
第3章 船舶动力定位系统线性/非线性自抗扰切换控制
3.1 引言
3.2 线性、非线性自抗扰的特点
3.2.1 非线性自抗扰算法的设计原理
3.2.2 线性自抗扰算法的设计原理
3.2.3 线性、非线性自抗扰的特点比较
3.3 线性/非线性自抗扰切换算法
3.3.1 LADRC/NLADRC切换算法设计
3.3.2 LADRC/NLADRC切换算法中参数整定
3.4 仿真研究与分析
3.5 本章小结
第4章 动力定位系统自抗扰切换算法的智能优化
4.1 引言
4.2 基于RBF神经网络的自抗扰切换控制器设计
4.2.1 RBF神经网络模型
4.2.2 基于RBF网络优化的自抗扰切换算法
4.3 仿真研究与分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于云模型的舰船动力定位控制系统设计[J]. 潘力. 舰船科学技术. 2017(18)
[2]一种鲁棒的动力定位系统状态估计算法[J]. 张相宜,杨宣访,王家林. 计算技术与自动化. 2017(03)
[3]基于遗传算法的船舶动力定位系统故障诊断研究[J]. 赵林,肖彩霞. 舰船科学技术. 2017(14)
[4]基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制[J]. 金月,俞孟蕻,袁伟,樊冀生. 舰船科学技术. 2017(03)
[5]线性/非线性自抗扰切换控制方法研究[J]. 李杰,齐晓慧,夏元清,高志强. 自动化学报. 2016(02)
[6]基于人工蜂群算法的船舶动力定位自抗扰控制器设计[J]. 吴德烽,任凤坤,尹自斌. 船舶工程. 2015(08)
[7]基于粒子群优化算法的船舶动力定位云模型控制器设计[J]. 李众,郭丹丹. 计算机测量与控制. 2014(12)
[8]船舶动力定位关键技术研究综述[J]. 吴德烽,杨国豪. 舰船科学技术. 2014(07)
[9]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)
[10]船舶动力定位系统控制技术的发展与展望[J]. 余培文,陈辉,刘芙蓉. 中国水运. 2009(02)
博士论文
[1]船舶动力定位系统的自抗扰控制研究[D]. 雷正玲.大连海事大学 2014
[2]船舶动力定位的智能控制及推力分配研究[D]. 刘洋.大连海事大学 2013
[3]动力定位船舶非线性自适应控制研究[D]. 杨杨.大连海事大学 2013
[4]水面舰船动力定位系统智能控制技术研究[D]. 夏国清.哈尔滨工程大学 2001
硕士论文
[1]船舶航向局部逼近神经网络复合自抗扰控制研究[D]. 李永正.大连海事大学 2017
[2]BP神经网络PID控制在船舶动力定位系统中的应用[D]. 周春光.大连海事大学 2016
[3]船舶动力定位的预测控制研究及其三维仿真平台开发[D]. 王瑞.大连海事大学 2014
[4]船舶减摇鳍系统的智能自抗扰控制研究[D]. 魏文.大连海事大学 2014
[5]船舶动力定位自抗扰控制及仿真的研究[D]. 高峰.大连海事大学 2013
[6]救助船舶动力定位控制系统及其仿真的研究[D]. 彭建.大连海事大学 2012
[7]救助船动力定位智能控制及仿真的研究[D]. 雷正玲.大连海事大学 2011
本文编号：3672594
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
第2章 船舶动力定位系统的数学模型
2.1 引言
2.2 船舶数学模型
2.2.1 坐标系及坐标变换
2.2.2 船舶运动学方程
2.2.3 船舶动力学方程
2.2.4 船舶动力定位数学模型
2.3 船舶所受扰动力模型
2.3.1 风、浪、流等环境干扰力数学模型
2.3.2 系统未建模动态数学模型
2.4 船舶运动模型的控制仿真
2.5 本章小结
第3章 船舶动力定位系统线性/非线性自抗扰切换控制
3.1 引言
3.2 线性、非线性自抗扰的特点
3.2.1 非线性自抗扰算法的设计原理
3.2.2 线性自抗扰算法的设计原理
3.2.3 线性、非线性自抗扰的特点比较
3.3 线性/非线性自抗扰切换算法
3.3.1 LADRC/NLADRC切换算法设计
3.3.2 LADRC/NLADRC切换算法中参数整定
3.4 仿真研究与分析
3.5 本章小结
第4章 动力定位系统自抗扰切换算法的智能优化
4.1 引言
4.2 基于RBF神经网络的自抗扰切换控制器设计
4.2.1 RBF神经网络模型
4.2.2 基于RBF网络优化的自抗扰切换算法
4.3 仿真研究与分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于云模型的舰船动力定位控制系统设计[J]. 潘力. 舰船科学技术. 2017(18)
[2]一种鲁棒的动力定位系统状态估计算法[J]. 张相宜,杨宣访,王家林. 计算技术与自动化. 2017(03)
[3]基于遗传算法的船舶动力定位系统故障诊断研究[J]. 赵林,肖彩霞. 舰船科学技术. 2017(14)
[4]基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制[J]. 金月,俞孟蕻,袁伟,樊冀生. 舰船科学技术. 2017(03)
[5]线性/非线性自抗扰切换控制方法研究[J]. 李杰,齐晓慧,夏元清,高志强. 自动化学报. 2016(02)
[6]基于人工蜂群算法的船舶动力定位自抗扰控制器设计[J]. 吴德烽,任凤坤,尹自斌. 船舶工程. 2015(08)
[7]基于粒子群优化算法的船舶动力定位云模型控制器设计[J]. 李众,郭丹丹. 计算机测量与控制. 2014(12)
[8]船舶动力定位关键技术研究综述[J]. 吴德烽,杨国豪. 舰船科学技术. 2014(07)
[9]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)
[10]船舶动力定位系统控制技术的发展与展望[J]. 余培文,陈辉,刘芙蓉. 中国水运. 2009(02)
博士论文
[1]船舶动力定位系统的自抗扰控制研究[D]. 雷正玲.大连海事大学 2014
[2]船舶动力定位的智能控制及推力分配研究[D]. 刘洋.大连海事大学 2013
[3]动力定位船舶非线性自适应控制研究[D]. 杨杨.大连海事大学 2013
[4]水面舰船动力定位系统智能控制技术研究[D]. 夏国清.哈尔滨工程大学 2001
硕士论文
[1]船舶航向局部逼近神经网络复合自抗扰控制研究[D]. 李永正.大连海事大学 2017
[2]BP神经网络PID控制在船舶动力定位系统中的应用[D]. 周春光.大连海事大学 2016
[3]船舶动力定位的预测控制研究及其三维仿真平台开发[D]. 王瑞.大连海事大学 2014
[4]船舶减摇鳍系统的智能自抗扰控制研究[D]. 魏文.大连海事大学 2014
[5]船舶动力定位自抗扰控制及仿真的研究[D]. 高峰.大连海事大学 2013
[6]救助船舶动力定位控制系统及其仿真的研究[D]. 彭建.大连海事大学 2012
[7]救助船动力定位智能控制及仿真的研究[D]. 雷正玲.大连海事大学 2011
本文编号：3672594
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