船舶动力定位模拟器自动定位功能研究与实现

为了自主研发功能完备、扩展性好的船舶动力定位模拟器,分析船舶动力定位模拟器中各个模块的功能,对现有航海模拟器的系统架构进行改进,提出适用于多单元协同仿真的船舶动力定位模拟器系统架构。根据动力定位系统自动定位模式的原理,设计动力定位控制器和推力分配算法,提出使用 Direct2D图形技术来设计动力定位人机交互界面。最后在所设计的动力定位模拟器系统架构下,以1艘动力定位供给船为仿真对象实现在不同海况条件下的自动定位功能和系统信息显示,并验证算法的有效性。     

面向船舶动力定位模拟器的推力分配仿真子系统开发

船舶动力定位(Dynamic positioning, DP)模拟器主要依赖进口,国内尚未研制具有自主知识产权的DP模拟器。DP模拟器由控制子系统、推力分配子系统、测量子系统和船舶作业三维显示等多个子系统组成。在消化吸收DP模拟器相关技术的基础上,通过研究推力分配算法,提出采用C#中WPF技术完成DP推力分配仿真子系统的设计与实现。仿真结果表明,该仿真子系统能够有效地模拟多个推进器的推力和方位角变化情况。     

粒子群优化算法在船舶动力定位模拟器推力系统中的应用

随着人类社会与生产力的发展,陆地资源已经难以满足人们的需求,海上自然资源的开发和利用成为了当前各个国家的发展重心。深海资源的有效开发与利用依赖于良好的船舶定位技术,传统的锚链锚泊定位精度差,稳定性差,难以满足船舶与海上平台的作业要求。船舶动力定位技术具有良好的精度和灵活性,成为业内研究的热点。本文针对船舶动力定位模拟器推进系统,采用了粒子群优化算法研究了推进系统的动力分配问题,并进行了动力定位模拟器推力系统的性能仿真,有利于改善船舶的海上动力定位效果。     

神经网络在船舶动力定位模拟器控制系统中的应用

随着近海资源日渐枯竭,远洋自然资源的开发和利用技术成为了研究热点。远洋水域深度较大,船舶在采用传统的锚泊式定位时会发生走锚等问题,因此,必须采用动力定位技术。船舶动力定位系统由位置测量、控制器和推进器3部分组成,可以实现精准可靠的海上定位,对船舶和海上作业平台有重要意义。动力定位模拟器是船员进行动力系统操作培训的重要设备,本文结合神经网络算法和相应的数学模型,设计和开发了船舶动力定位模拟器的控制系统。     

船舶动力定位仿真系统设计

为满足船舶动力定位系统研发、维护、操作培训等需要,在了解国内外动力定位仿真系统的基础上,设计动力定位仿真系统。研究动力定位系统的功能、组成、人机界面、仿真流程等问题。从模块模型函数标准、模型组件生成等方面设计仿真系统接口,并采用VB与Matlab混合编程实现接口功能,增强仿真系统的可扩展性和重用性。系统在预警处理、故障诊断方面等有待完善。     

动态不确定海况下的船舶动力定位控制算法

为提高在环境干扰力的影响下船舶动力定位系统的精确性和稳定性,本文建立以船舶动力模型以及环境干扰力模型为基础的动力定位数据模型,同时提出了船舶动力定位控制方法,在此基础上提出建立模糊PID控制模型并进行仿真分析试验。结果表明,在环境干扰力的影响下,模糊PID控制的系统比较稳定且有较强的抗干扰能力,能够达到较精确的定位控制效果。本研究结果为船舶动力定位研究提供一定的理论指导和参考价值。     

遗传算法在船舶动力定位模拟器推力系统中的应用

动力定位系统是大型船舶辅助推力系统,其利用各类传感器、GPS及水声处理器计算海洋中变幻莫测的风、浪、水流作用力,提供对应的推力进行抵消,从而保障船舶按照预定的航速、航向运行。本文研究了船舶动力定位模拟器结构,利用遗传算法对各类传感器采集数据进行融合,对模拟器数据故障进行分析,最后验证了算法有效性。     

动力定位船舶自适应反步逆最优循迹控制

针对动力定位船舶的循迹任务,提出了一种基于逆最优思想的自适应反步控制器,并对误差系统的稳定性进行了分析。首先对无干扰的动力定位船舶线性化模型设计最优跟踪控制器,利用时变Riccati方程进行反步状态变换得到误差系统,再基于 Lyapunov 函数对定常干扰设计自适应律和使系统渐近稳定的控制律,最后给出此控制律作用下的最优性能指标。该方法不用论证带有H∞范数的广义Riccati代数方程可解性,避免了传统非线性 H∞鲁棒控制需要求解 Hanmilton-Jacobi-Issacs(HJI)方程的问题。动力定位船舶的循迹控制仿真研究验证了算法的有效性。     

基于模糊积分预测控制的船舶动力定位系统设计

提出一种基于模糊积分预测控制器的船舶动力定位系统控制方法,通过引入积分控制器消除了稳态误差,采用模糊控制算法实现了对不确定系统的控制,利用预测控制解决了船舶动力定位中的约束问题,有效地减少了船舶动力定位系统能量的消耗。仿真结果证明,提出的模糊积分预测控制器在满足动力定位要求的同时,大大提高了推力系统的效率,减少了推力消耗。     

多传感信息融合的船舶动力定位控制系统设计与仿真

为提高动力定位测量装置的准确性和精度,本文基于多传感信息融合技术进行船舶动力定位控制系统设计与仿真研究。在地球中心固定坐标系与北东地坐标系中,建立船舶动力定位系统传感测量模型,利用半实物仿真系统的试验数据,对建立的多传感信息船舶动力控制系统进行仿真分析。仿真结果表明,上述动力定位系统模型和控制系统结构能够满足船舶半实物仿真实验系统的电罗经测量数据的融合要求,且本文设计的船舶多传感信息融合方法的融合性能优于测量数据滤波后加权融合。本文研究结果可为船舶动力定位控制系统的设计与仿真提供理论指导和试验依据。