动力定位系统推力分配逻辑的研究

发布时间：2021-06-08 08:36

　　推进器是动力定位系统的执行机构,其接受推力分配逻辑产生的推力指令,做出相应的动作（转速、方向等）,从而实现动力定位的功能。不同形式的推进器,因其水动力性质的差异,对应的推力分配逻辑也不相同。推力分配逻辑承担着降低动力定位系统能量消耗的任务,其性质的优劣直接决定着动力定位系统的经济性。然而,一个优良的推力分配逻辑,不仅要实现能量消耗的最小化,还要考虑使得系统具有良好的操纵性、尽量减小推进器的磨损等条件。本文围绕如何建立具有优良性质的推力分配逻辑,主要开展了以下工作:1.试图建立完整的推力分配逻辑的数学建模,包括建立准确的目标函数的数学模型以及完整的约束条件的数学模型;2.针对推进系统出现的奇异结构现象,从数学机理上对这种现象的产生进行了分析,并采用推进系统结构矩阵的最小奇异值表征系统的奇异程度,在此基础上,提出了奇异结构的处理方法,建立了基于避免奇异结构的推力分配逻辑;3.由于采用舵桨推进器和对全方位回转推进器设置了禁止角,造成推力分配逻辑中产生了非凸问题,本文结合舵桨推进器,研究了对该类问题的处理方法,建立了含有舵桨推进器的推进系统的推力分配逻辑。 

【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】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 动力定位系统
        1.2.1 动力定位系统的发展
        1.2.2 动力定位系统的使命
        1.2.3 动力定位系统的组成
        1.2.4 动力定位系统的工作原理
    1.3 推力分配逻辑的研究现状
    1.4 本论文的研究目的和内容
第二章 动力定位系统的推进器
    2.1 推进器的一般性能参数
        2.1.1 螺旋桨的性能参数
        2.1.2 舵的性能参数
    2.2 动力定位系统中推进器的种类
    2.3 本章小结
第三章 推力分配逻辑的数学模型
    3.1 3DOF 运动数学模型
    3.2 推力域(thrust region)
        3.2.1 推力的表示
        3.2.2 推力域
    3.3 目标函数
        3.3.1 单参数目标函数
        3.3.2 多参数目标函数
    3.4 约束条件
        3.4.1 力的平衡
        3.4.2 推力损失的处理
        3.4.3 最大推力的限制
        3.4.4 最大功率的限制
        3.4.5 角速率的限制
        3.4.6 奇异结构
    3.5 本章小结
第四章 奇异结构的分析和处理
    4.1 奇异结构的研究进展
    4.2 奇异结构产生的数学机理
        4.2.1 奇异结构(singular configuration)
        4.2.2 准奇异结构(quasi_singular configuration)
    4.3 奇异结构的处理
        4.3.1 直接法
        4.3.2 外点惩罚函数法
    4.4 本章小结
第五章 非凸问题的研究
    5.1 非凸规划问题
    5.2 序列二次规划算法
    5.3 推力分配逻辑中非凸问题的产生
        5.3.1 桨舵推进器
        5.3.2 全方位回转推进器
    5.4 非凸问题的处理
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要研究工作总结和结论
    6.2 进一步研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表或录用的论文
致谢
上海交通大学学位论文答辩决议书


【参考文献】：
期刊论文
[1]约束线性二次优化控制的多参数规划求解[J]. 张聚,仇耀鑫.  清华大学学报(自然科学版). 2007(S2)
[2]世界海洋油气开发现状及前景展望[J]. 金秋,张国忠.  国际石油经济. 2005(03)

硕士论文
[1]过驱动航天器推力器动态分配方法[D]. 陈寅昕.哈尔滨工业大学 2010
[2]半潜式钻井平台动力定位推力系统理论设计及模型试验研究[D]. 周利.上海交通大学 2009
[3]深海半潜式平台动力定位推力系统设计研究[D]. 陈恒.上海交通大学 2008



本文编号：3218065