船舶动力定位系统总体设计研究

船舶动力定位系统,主要实现船舶在要求的作业活动中保持设定的经纬度或者相对于海床的固定位置,或者期望的运动方向,即在风、流、浪产生的力作用在船舶的情况下,动力定位系统能够通过各推进器控制船舶,并使船舶按照操作者的指令移动、保持位置或航向,同时,符合相应规范要求。本文主要介绍船舶动力定位系统的总体设计,包括硬件框架设计和软件框架设计。最后,给出了基于这种总体设计的动力定位系统实船试验结果。     

动力定位系统下船舶运动姿态自适应调整研究

设计船舶动力定位系统控制算法,使动力定位系统在船舶低速航行时通过对船首的调整实现对船舶运动姿态控制,从而实现船舶运动姿态的自适应调整。     

船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。     

船舶动力定位系统的自适应控制研究

船舶和海上作业平台在海上特定位置工作时,必须具有较高的定位精度,锚泊式船舶定位受到锚链长度和锚钩抓地作用力的影响,在干扰作用力(海浪、海风和洋流等)作用下,定位精度不高。船舶的动力定位系统包括测量模块、动力分配模块、控制模块等,通过控制器分配船舶自身的动力,使干扰作用力和自身推进力相抵消,提高船舶或海上作业平台的定位精度。本文针对船舶的动力定位系统的定位原理,通过建立干扰力模型和船舶运动模型,设计了一种基于自适应模型控制技术的动力定位控制器。该控制器相对于传统控制器具有更高的控制精度和更短的效应时间,并在实际应用中取得了良好的效果。     

基于模糊神经网络的动力定位系统

针对船舶动力定位系统，采用神经网络来实现模糊控制的模糊化、规则推理到反模糊化的整个过程，并且采用BP算法进行网络学习；同时针对船舶的纵向运动进行了仿真、比较与分析。仿真结果表明，这种模糊神经网络对船舶的动力定位实施的可行性及有效性。     

风和流作用下动力定位船舶的运动性能预报

本文根据某船的一系列风洞和水池模型试验所得到的数据，给出了相应的力及力矩系数曲线，然后建立了船舶运动数学模型，通过数值求解，预防报动力定位船舶在均匀风及海流作用下的运动性能。     

推力分配优化算法在船舶动态控制中的应用研究

动力定位系统是通过自身的动力推进器来平衡外力作用,使船舶的航行方向及速率按照预设有序进行。其中推力分配优化是动力定位的重要组成部分,在此根据实际的船舶运行环境确定各种外力变换,进一步给出动力定位系统中推力分配优化问题的目标函数及约束条件,从而可以利用各类多目标算法进行求解。本文首先研究海上航行船舶受到的外力及运动模型,在此基础上设计基于遗传算法的船舶动态控制中的推力分配优化算法,最后进行仿真。     

船舶动力定位系统的应用与实践

船舶动力定位系统近年来在国外发展迅猛，军民用特种船舶上均获得了日益广泛的应用。在我国也引起了重视，国内第一艘自行设计设置动力定位系统的无限航区大型船舶是远洋科学考察船“大洋一号”。该船配备动力定位系统后，成为达到国际先进水平的现代化远洋科学考察船，也为我国船舶动力定位技术的实际应用与不断发展迈出了极为重要的一步。本文较系统地介绍了船舶动力定位系统的组成、功能、设计要求，并以“大洋一号”船为例，较详细地介绍了动力定位系统的论证、设计、主要设备选型、系统调试、以及试验试航的结果，对于国内船舶动力定位系统的应用与发展有一定借鉴意义。     

船舶动力定位系统与锚泊辅助动力定位系统的时域模拟比较

以低频时域水平运动方程为基础，考虑各种低频载荷作用以及动力定位模型，建立起一种船舶动力定位的时域模拟系统，对某一驳船在只有动力定位系统和拥有锚泊辅助动力定位系统的情况下进行时域模拟，并比较了两种情况下的定位性能和功率消耗情况。     

基于DRNN神经网络的PD混合控制技术在船舶动力定位系统中的应用

船舶在海上运动是一种复杂的非线性运动，其水动力系数很难精确确定，而海洋环境的随机干扰因素也在不断地发生变化，因此需要研究具有鲁棒性和自适应能力的船舶动力定位控制技术。PID控制在优化参数的条件下，对于能够建立精确数学模型的确定性系统具有鲁棒性好和可靠性高的特点，但对于船舶运动这样复杂的非线性系统其控制效果不理想，而神经网络具有自学习和自适应能力，因此需要结合两者的特点，设计自适应能力强、鲁棒性好的控制技术。本文研究了基于DRNN神经网络的PD混合控制技术，并将其应用到船舶动力定位系统。仿真结果表明该方法有效，且具有较好的鲁棒性和自适应能力，提高了动力定位系统的精度和性能。     

"大洋一号"科学考察船动力定位系统的设计

船舶动力定位系统的应用近年在国外发展迅猛,在国内也引起了愈来愈多的关注.我国的"大洋一号"船于2002年增设了动力定位系统,成为达到国际先进水平的现代化远洋科学考察船.本文介绍了该船动力定位系统的设计要点,对于国内船舶动力定位系统的应用与发展有一定借鉴意义.     

船舶动力定位系统最优控制器的仿真设计

根据动力定位船舶运动模型进行仿真建模，给出一种基于Kalman滤波的LQG控制器的仿真设计，并进行系统仿真实验。结果表明滤波器和控制器性能良好，仿真设计切实可行。     

潜器母船动力定位自动控制系统

该文介绍了我国第一搜遥控潜器（ROV）母船动力定位自动控制系统组成、工作方式、性能及动力定位试验结果。该系统根据ROV的作业要求实现工作母船定向航行、动力定位及自动跟踪ROV，可直观、形象地显示工作母船和ROV运动信息、人机界面友好。     

动力定位工程船设计技术研究

论述了动力定位入级船舶设计时所要综合研究的环境条件、推力器的配置、全船电力系统单线图方案、动力定位能力分析及入级符号与故障模式影响分析之间的复杂的辨证关系,给出了动力定位船舶设计程序及原则。     

船舶动力定位系统控制器的设计

提出了完整的基于船舶运动数学模型的动力定位系统，并且提供了定点控制和跟踪控制两种控制方法，在跟踪控制中引入船舶运动的参考轨迹模型。应用基于卡尔曼滤波的状态观测器得到控制所需的船舶低频信号，控制器的设计采用了考虑积分作用环节的改进LQG算法，同时引入前馈以补偿风力作用以及参考轨迹模型带来的影响。最后控制器的性能通过系统的仿真得到验证。     

长江公路大桥梁段专用运输船设计研究

本文在大桥梁段运输系统论证的基础上,确定梁段专用运输船为双舵桨驱动及动力定位(锚泊辅助)的双体船方案,并就大桥梁段滚装过程受力分析、现场吊装动力定位方式以及运输船连结桥区域和甲板式舵桨区域的结构在设计中进行了综合考虑。     

一种改进的卡尔曼滤波定位算法研究

研究了一种改进的卡尔曼滤波导航信号定位算法:通过测量每次接收机得到的伪距观测量及伪距变化量,估算出接收机的位置、速度,实现无线电导航系统的定位解算.该方法不直接使用卡尔曼滤波器来估计载体的状态,而是用滤波器来确定状态的误差,减小了运算误差,有效提高了定位精度.在进行参数估计时不需要贮存大量的测量数据,能够方便地进行动态测量数据的实时处理.该方法已经应用在导航定位解算中,仿真结果和实际应用验证了该方法具有快的收敛速度和高的定位精度.     

基于UWB的船厂物流室内定位系统设计

为解决传统基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的船厂物流定位解决方案无法在室内应用的问题,设计一种基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的船厂物流室内定位系统。通过添加运动传感器芯片,动态调整UWB标签的工作时间,延长其续航。采用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位算法,减少标签与基站间单次定位需要的通信次数,降低坐标解算的复杂度,提升系统的易用性和可扩展性。该系统配合企业制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES),可为船厂物流运输管理、托盘集配管控等生产环节提供新思路。     

半潜平台动力定位系统模型预测控制器设计(英文)

This paper researches how to apply the advanced control technology of model predictive control(MPC) to the design of the dynamic positioning system(DPS) of a semi-submersible platform.First,a linear low-frequency motion model with three degrees of freedom was established in the context of a semi-submersible platform.Second,a model predictive controller was designed based on a model which took the constraints of the system into account.Third,simulation was carried out to demonstrate the feasibility of the controller.The results show that the model predictive controller has good performance and good at dealing with the constraints of the system.     

分布式互相关被动定位模型与实验

研究长基线分布式阵元的互相关被动定位问题,提出了常规双曲面交汇定位模型和双曲面迭代搜索定位模型。浅海实验证实了窄带信号的空间相关半径至少可达3 000～4 000 m,信道建模仿真表明,分布式互相关可能因冲激响应各异而发生相关峰分裂并导致相关损失,但浅海实验的测试情况较为理想。给出了目标机动与积分时间容限的理论公式。浅海低速目标实验表明,上述2种定位模型均能稳健实现航迹跟踪。