锚泊系统的定位控制仿真研究

发布时间：2017-09-04 20:42

  本文关键词：锚泊系统的定位控制仿真研究

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【摘要】：随着陆地上资源的逐渐匮乏,人类进军海洋的规模越来越大,海上结构物的数量也不断增长。锚泊定位是海上结构物作业时定位的一种方式。定位控制是其中的重要部分,本文以锚泊定位系统控制开展仿真研究,完成的主要工作如下:(1)归纳比较了不同类型的锚泊定位系统;研究了锚泊定位系统中相关数学模型以及环境载荷计算问题;讨论了滤除环境干扰高频成分,以减少控制系统不必要的损耗而进行的非线性无源滤波器设计问题。(2)针对常规PID控制器参数难调的缺陷,设计了模糊PID控制器使得定位控制系统具有自适应的特点,仿真实验表明:模糊PID控制器改善了定位系统的静态和动态性能。(3)针对模糊PID控制器中逻辑规则较难确定的缺陷,本文利用控制过程中得到的仿真数据为训练样本,研究了具有很强泛化能力的支持向量机,借助其预测能力,构建基于GA-SVM的锚泊船预测控制系统,使系统在环境条件复杂且经验数据量不足的情况下也能保持良好控制性能。(4)针对深海定位系统需求研究了一种推进器辅助锚泊定位系统。由张力控制器跟踪总的执行力,采用锚泊系统补偿持续慢变的环境力,推进器补偿快变的干扰,以实现在平稳的环境条件下,锚泊系统能提供大部分执行力,从而减少燃料的消耗。(5)探讨了锚泊线的收放量的问题。比较了几种典型锚泊系统的布线方式,通过构建目标函数和约束条件,寻找最优布锚方式,计算锚泊线张力及新位置下船舶的各参数,从而确定锚泊线的收放量。
【关键词】：工程船 锚泊定位 控制系统设计 仿真
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.82
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题背景和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究历史与现状13-14
• 1.2.2 国内研究历史与现状14-15
• 1.3 主要研究内容与论文结构15-17
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 锚泊控制系统定位结构15
• 1.3.3 论文主要创新点15-16
• 1.3.4 论文结构16-17
• 第2章 锚泊定位系统基础17-31
• 2.1 锚泊系统简介17-19
• 2.1.1 不同类型锚泊系统的比较17-18
• 2.1.2 锚泊工程船简介18-19
• 2.2 锚泊定位系统的数学模型19-28
• 2.2.1 锚泊船运动坐标系19-20
• 2.2.2 锚泊船运动方程20-22
• 2.2.3 锚泊系统的静力分析22-28
• 2.3 海洋系统仿真环境简介28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 环境载荷计算31-37
• 3.1 波浪载荷31-33
• 3.1.1 一阶波浪力31-32
• 3.1.2 二阶波浪力32-33
• 3.2 风载荷33-34
• 3.3 流载荷34-35
• 3.4 海洋浮体设计中的载荷组合分析原则35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 锚泊定位控制系统设计37-62
• 4.1 模糊PID控制系统37-44
• 4.1.1 模糊PID控制器的设计38-39
• 4.1.2 非线性无源滤波器的设计39-42
• 4.1.3 仿真实验42-44
• 4.2 基于支持向量机的控制器设计44-53
• 4.2.1 支持向量机概述44-45
• 4.2.2 支持向量回归45-46
• 4.2.3 GA-SVM算法分析46-48
• 4.2.4 GA-SVM算法锚泊工程船定位控制器的设计48-53
• 4.3 推进器辅助锚泊定位系统优化设计53-61
• 4.3.1 利用有限元法建立锚泊线力学方程53-55
• 4.3.2 综合船舶锚泊动力方程55-56
• 4.3.3 动态锚链张力控制器的设计56-59
• 4.3.4 仿真实验59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 锚泊线收放与锚泊布线探究62-68
• 5.1 锚泊船收放悬链线量的确定62-64
• 5.1.1 收放链量的计算62-63
• 5.1.2 安全出链长度的计算63-64
• 5.2 工程船锚泊布线64-67
• 5.2.1 六锚链模型65
• 5.2.2 最优布锚策略65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 总结68
• 进一步的工作68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73-74
• 致谢74

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本文编号：793731