基于动态面控制方法的船舶动力定位控制

随着经济全球化的发展,人们对海洋资源的开采和利用逐年加深,在开采过程中需要在船舶上进行数据采集,保证船舶的稳定性对研究海洋资源具有深远的意义。本文通过引入动态面控制算法,利用动态面控制技术为动力定位船舶设计控制系统,每一步使用一阶积分滤波器来评估虚拟控制输入的导数,仿真结果显示与传统的backstepping方法相比减低了计算的复杂度,增强了鲁棒性。     

半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制

通过引入动态面控制思想对扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律进行改造,设计一种动态面自抗扰控制器,并将其用于海洋平台动力定位系统的控制问题上.动态面扩张状态观测器的设计是为了提高系统的扰动估计能力,动态面非线性状态误差反馈控制律的设计是为了提高系统的稳定性与控制效率.仿真实验表明,改进后的动态面自抗扰动力定位控制系统对扰动的估计能力明显提升,系统的抗扰能力与鲁棒性得到增强,同时其具有较好的控制品质和响应特性,进而提高了海洋平台的定位精度.     

欠驱动不对称水面船舶输出反馈镇定控制

研究了一类欠驱动不对称船舶的全局一致渐近输出反馈镇定控制问题。该船舶横向上未装备驱动装置,加速度带有不可积的非完整约束条件,并且惯性参数矩阵和阻尼参数矩阵中的非对角线元素允许存在非零项。由于欠驱动船舶的速度和角速度不易测量,设计了高增益观测器估计速度状态变量。通过对系统进行坐标变换,并结合高增益观测器,根据分离原则设计了欠驱动不对称船舶的全局时变光滑输出反馈镇定律,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

动力定位船舶的自适应滑模观测器设计

针对含有未知扰动等不确定性的船舶动力定位系统,在系统不确定性不满足匹配条件的情况下,提出了一种自适应滑模观测器的设计方法。首先通过构造辅助输出使匹配条件得以满足,设计高增益观测器估计含有未知变量的辅助输出;接着基于滑模变结构理论对带有辅助输出的新系统进行观测器设计,通常船舶动力定位系统的不确定性上界值未知,采用自适应律调整滑模面增益,保证系统鲁棒性的同时还可避免增益取值过大而造成的抖振问题;然后将观测器增益矩阵的设计转化为求解线性矩阵不等式约束的优化问题;最后通过仿真验证了所提方法的有效性。     

半潜起重船动力定位能力计算方法研究

采用静态动力定位能力的分析方法,以普通船型动力定位计算原理为基础,研究了双体半潜起重铺管船动力定位能力计算的特点,简要介绍了该船型动力定位能力的计算方法,编制了程序以2×8000t半潜起重铺管船为例进行了实例计算.     

6000HP平台供应船动力定位系统简介

本文从船舶动力定位的概念和基本原理出发,简要介绍其组成、工作方式和现行几种形式,并以6 000 HP平台供应船为实例,介绍了入DNV船级的二级动力定位系统,包括规范要求、系统构成、对电站要求的几个模式和注意事项等。     

半潜起重船动力定位环境载荷计算方法初探

以普通船型动力定位环境载荷计算原理为基础,研究了多立柱半潜起重铺管船定位环境载荷计算的特点,简要介绍了该船型动力定位环境载荷的计算方法,并编制了风、流载荷的计算程序,以2×8 000 t半潜起重铺管船为例进行实例计算。得到的总环境载荷和试验结果趋势比较接近,具有较大的工程实用意义。     

基于广义预测控制的船舶动力定位约束控制

鉴于广义预测控制(GPC)方法能用同一方式处理设备和安全约束,且具有较强的抗扰动能力,提出了一种基于GPC的船舶动力定位约束控制器设计方法。运用前馈控制器克服风力扰动的影响,且所产生的前馈量被用来实时修正推力约束,在修正后的推力约束下滚动优化GPC。对承受风、浪、流扰动的某供应船,采用提出的方法设计控制器,并进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的控制器抗扰动能力较强,能完成对船舶的动力定位约束控制。     

基于Backstepping的船舶航向自适应鲁棒

针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点，提出了一种基于Backstepping的自适应鲁棒控制器非线性系统的设计方法．为了消除静态误差，设计过程中引入了积分器，并借助Lyapunov函数证明了该控制策略使得闭环系统全局一致最终有界，选取恰当的设计参数可保证航向保持误差任意小．仿真结果表明所设计的控制器是有效的．     

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。     

Fuzzy-PID合成控制下铺缆船舶首向寻优动力定位

为使海上作业的铺缆船舶能够更好地保持定点作业能力,其上都安装有动力定位系统。船舶运动的数学模型是非线性的,单独使用模糊控制效果不够理想,通过使用Fuzzy-PID合成控制器可实现更精确的动力定位。该控制器包含大误差切换至Fuzzy控制模块、小误差切换至Fuzzy-I控制模块及微误差切换至Fuzzy-PID控制模块3个模块。同时为了船舶能够更好、更节能地抵抗外界环境,在控制器部分还加入了首向寻优环节。仿真验证表明,与传统Fuzzy控制对比后得出,使用Fuzzy-PID控制器仿真时系统的稳定性和响应速度都较为优越,提高了动力定位的效果,符合绿色动力定位的理念。     

动力定位DP-3附加标志在钻井平台上的设计与应用

介绍了在深水半潜钻井平台“海洋石油981”上采用DP-3入级附加标志的动力定位系统的设计情况,包括采用的理由以及对推进器、电力系统、控制系统及电缆走向的设计分析。作为我国在海洋工程重要项目上的首创设计,有较好的指导意义。     

基于鲁棒反馈线性化的船舶航向鲁棒内模控制

针对具有不确定项的船舶航向非线性数学模型,结合鲁棒反馈线性化方法和鲁棒内模控制算法设计出了船舶航向的鲁棒内模控制器.该方法先将船舶航向非线性数学模型鲁棒线性化,在补偿型船舶航向鲁棒控制律的基础上,设计出内模控制算法.鲁棒内模控制器中的反馈滤波器可以抑制参数摄动引起的实际输出与模型输出的误差,并对相关参数进行在线校正.以...     

基于输出延迟反馈方法的船舶电力系统混沌控制

为了抑制船舶电力系统在周期电磁扰动下产生的混沌振荡,建立了船舶电力系统的双机并联数学模型,应用Melnikov方法得到了船舶电力系统产生混沌振荡的解析条件,采用输出延时反馈控制方法,通过选择合适的延迟时间和反馈系数,破坏系统发生混沌运动的参数条件.仿真结果表明,基于输出延时反馈控制方法的混沌控制器结构简单,所需的控制能量小,可以将系统的混沌运动状态控制为周期一运动,提高了船舶电力系统的稳定性.     

基于以太网的船舶动力定位控制系统设计

动力定位系统是现代深海船舶和海洋平台必不可少的支持系统,该文提出了一种基于以太网技术的船舶动力定位控制系统设计方案,并以"锋阳海工"号铺缆船为目标,进行了实船控制系统的研制工作,该控制系统经1:13的水池模型验证,获得了良好效果。     

船舶航向跟踪系统自适应单神经网络控制

针对船舶航向非线性系统,考虑模型中存在的不确定性和外部干扰等未知项,设计一种基于动态面控制技术和单神经网络技术的自适应控制器。首先引入一阶低通滤波器,避开对虚拟控制律的解析求导,解决了传统后推方法中普遍存在的"计算膨胀"问题;然后将设计控制器过程中出现的未知部分积存到下一步,依此类推,一直到控制器设计的最后一步,仅用一个神经网络逼近器逼近系统中的未知部分;最后把神经网络权值的范数作为唯一的在线估计参数,使在线学习参数的数目显著减少。所设计的控制算法具有计算量小、结构简单及易于工程实现等特点。采用Lyapunov理论证明了系统中的信号都是半全局一致最终有界,示例仿真结果验证了所提算法的有效性。     

动态模糊神经网络在船舶动力定位中的应用

在前向模糊神经网络的归一化层和输出层之间加入递归层,形成的一种新型动态模糊神经网络(DFNN)具有动态映射能力,从而对动态系统有更好的响应.文章还推导了基于BP的反传学习算法.运用DFNN对船舶动力定位控制进行的仿真实验结果证明了该方法的有效性.     

基于扩张观测器的船舶动力定位系统反演滑模变结构控制

针对海洋平台船舶动力定位控制系统,结合反演滑模控制与扩张观测器的优势,提出一种基于扩张观测器的船舶动力定位反演滑模控制方法.考虑到系统存在未知外部干扰以及船舶模型参数不确定性的问题,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计,首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项,然后在外环的反演滑模控制器中进行补偿,最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性.通过船舶定点控制仿真实验表明,基于扩张状态观测器的反演滑模控制器使得船舶纵荡和横荡的位置及首摇角度逐渐保持在期望值,具有较强的鲁棒性和控制性,能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题,有益于船舶工程应用.     

基于模型预测控制的船舶动力定位约束控制

研究了模型预测控制在船舶动力定位系统约束控制中的应用,建立了3自由度动力定位船舶的数学模型,提出了船舶动力定位系统设计中应考虑的各种约束.针对某供应船,根据模型预测控制理论进行了动力定位控制器设计,使约束的处理问题贯穿于控制系统设计的始终.仿真试验验证了模型预测控制算法应用于船舶动力定位约束控制的有效性.     

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。