船舶动力定位系统的精细抗干扰控制

发布时间：2021-05-11 19:12

　　船舶在复杂海洋环境下航行,不可避免地受到来自风、浪、流等海洋环境干扰的影响,从而降低控制性能,甚至使船舶动力定位（DP）系统不稳定.因此,设计具有高抗干扰控制精度和强鲁棒性的控制器是DP系统控制研究的重要研究热点.基于此背景,本篇论文借助基于干扰观测器的控制（DOBC）方法,针对几类不同海洋环境干扰下的DP系统展开了其精细抗干扰控制（EADC）问题的研究.主要内容分为以下四个方面:首先,考虑DP系统在二阶波浪漂移、风、海流和未建模动态等环境干扰下的抗干扰控制问题.采用随机建模方法（一阶马尔可夫过程）对慢变环境干扰进行建模,并利用部分已知信息建立干扰观测器对其在线估计.然后提出了EADC策略,且利用随机理论对复合系统进行了稳定性分析.通过对环境干扰的抑制和衰减,使船舶的位置由初始位置定位到任意精度的期望位置.其次,考虑带有多源异质干扰（包括慢变环境干扰、一阶波诱导干扰和范数有界干扰）的DP系统的EADC问题.为在线估计船舶速度、低频位置和偏置状态（慢变环境干扰）,分别构造了状态和干扰观测器.随后,构造了一个鲁棒滤波器（RF）来处理一阶波诱导干扰,保证滤波器误差系统的性能水平.将随机DOB... 

【文章来源】：鲁东大学山东省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 基于干扰观测器的控制
        1.2.1 DOBC基本思想
        1.2.2 DOBC国内外研究现状
        1.2.3 鲁棒滤波器国内外研究现状
        1.2.4 模糊控制国内外研究现状
        1.2.5 神经元网络国内外研究现状
    1.3 预备知识
    1.4 论文结构框架
第2章 带有慢变环境干扰的船舶动力定位系统的精细抗干扰控制
    2.1 船舶运动数学模型
        2.1.1 DP船舶的运动学模型
        2.1.2 DP船舶的动力学模型
        2.1.3 DP船舶的状态空间模型
    2.2 主要结果
        2.2.1 设计干扰观测器和控制器
        2.2.2 稳定性分析
    2.3 仿真算例
        2.3.1 所提精细抗干扰控制策略
        2.3.2 与IDA-PBC法的比较
    2.4 总结
第3章 带有多源异质干扰的船舶动力定位系统的精细抗干扰控制
    3.1 船舶运动数学模型
        3.1.1 三自由度水平运动学模型
        3.1.2 DP船舶动力学模型
        3.1.3 DP船舶的状态空间模型
    3.2 主要结果
        3.2.1 观测器和控制器设计
        3.2.2 鲁棒滤波器
        3.2.3 精细抗干扰控制
    3.3 仿真算例
    3.4 总结
第4章 船舶动力定位系统基于DOBC和模糊控制的精细抗干扰控制
    4.1 船舶运动数学模型
    4.2 主要结果
        4.2.1 模糊逻辑系统逼近模型未知不确定项
        4.2.2 自适应干扰观测器
        4.2.3 稳定性分析
    4.3 仿真算例
    4.4 总结
第5章 船舶动力定位系统基于DOBC和神经元网络的精细抗干扰控制
    5.1 船舶运动数学模型
    5.2 主要结果
        5.2.1 自适应干扰观测器
        5.2.2 精细抗干扰控制
    5.3 仿真算例
    5.4 总结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]一类非线性严格反馈系统基于干扰观测器的抗干扰控制[J]. 魏新江,张玲艳.  控制与决策. 2016(09)
[2]Global Robust and Adaptive Output Feedback Dynamic Positioning of Surface Ships[J]. Khac Duc Do.  Journal of Marine Science and Application. 2011(03)
[3]马尔可夫调制的随机微分方程的稳定性[J]. 李普红.  黑龙江科技信息. 2007(05)
[4]受限柔性机器人基于遗传算法的自适应模糊控制[J]. 樊晓平,徐建闽,毛宗源.  自动化学报. 2000(01)

博士论文
[1]非线性时滞系统模糊控制的研究[D]. 魏新江.东北大学 2005



本文编号：3181950