船舶动力定位系统多模型自适应融合滤波

为了减小波浪高频和环境噪声对船舶运动的影响,解决动力定位系统中的滤波问题,采用一种改进的多模型自适应融合(MMAF)估计算法。MMAF算法运用DGPS和平台罗经建立对地速度基准的研究方法,采用多模型描述系统结构,且每个模型对应不同滤波算法,利用不同滤波器所提供信息的融合,得到有效的船舶位置和首向估计信息。仿真实验表明,与其他方法相比,MMAF的应用使得滤波效果得到提升,性能得到改进。     

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。     

自适应神经网络用于船舶动力定位系统

船舶动力定位采用一种控制系统驱动装在船上的侧推器和尾部推进器或者几个全回转的推进器，使船定位在海平面的要求位置上，船受到风，浪及流等海洋环境力的作用时会漂移离原位置，传统的控制方法是采用ＰＩＤ反馈控制。顾和李提出了一种新的基于人工神经网络的控制方法，它具有许多优越性；（１）一个可随意调节的目标函数以适合不同的需求－定位精度高或节约定位能量，（２）前馈控制产自适应不同的环境力数以适合不同的需求－变化     

船舶动力定位系统数学模型参数辨识方法研究

\t   目的  \t 近年来,随着船舶朝着大型化、高速化、智能化的方向发展,船舶动力定位技术显得尤为重要。为了在动力定位系统中建立运动数学模型,需要确定模型中各参数的值。\t   方法  \t 首先,以一艘挖泥船为研究对象,建立船舶运动数学模型,并分离出纵荡运动模型以及横荡与艏摇运动模型;然后,基于系统辨识理论和反馈粒子滤波算法辨识模型中的未知参数,包括2个主推进器和1个侧推进器的推力系数;最后,进行仿真实验,求得待辨识的参数值。\t   结果  \t 通过与扩展卡尔曼算法的比较,显示反馈粒子滤波算法对参数辨识的效果更好,验证了反馈粒子滤波算法的可靠性。\t   结论  \t 该方法在船舶动力定位系统中具有良好的应用前景。     

船舶动力定位系统中的非线性滤波器设计研究

船舶动力定位系统主要作用是维持船舶在航行过程中的位置和方向,保证航行的安全。为了克服海面水流和风力对船舶航行造成的影响,需要动力系统中的滤波系统对船舶的综合位置信号进行分离,以消除干扰,从而能够精确控制船舶姿态。本文在研究船舶定位系统的基础上,建立理想状态下的动力定位模型,并利用卡尔曼滤波算法和贝叶斯估计模型获得精确的样本,最后与非线性滤波控制系统联合仿真,以此得到精确的仿真模型。仿真结果表明,此滤波算法具有良好的适应性,能够满足动力定位系统的需求。     

Kalman滤波器在船舶动力定位系统中的应用

近年来,世界各国对海洋资源的探索不断深入,为了开发海洋丰富的化石燃料等自然资源,世界上的发达国家建设了大量的海洋工程,同时,对海上作业平台和舰船的定位精度和稳定性的要求越来越高。动力定位系统随时受到海上环境的干扰作用力,是一个非线性运动系统,借助自身推进力抵消环境中的干扰作用力,干扰作用力可以分为低频和高频干扰,因此,干扰作用力的滤波在船舶动力定位系统具有重要意义。本文重点介绍一种Kalman滤波算法,基于船舶动力系统的运动模型,研究了动力定位系统的干扰作用力滤波流程。     

动力定位系统自适应滤波技术

与普通船舶相比,耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波器设计,不仅需要考虑到模型偏差,还需要考虑到模型的时变性和突变性。本文采用Sage-Husa自适应滤波和强跟踪卡尔曼滤波相结合的改进自适应滤波算法,前者滤波精度高但自适应能力有限,后者应对突变的能力较强但精度有限。由仿真实验可以看出,二者的有机结合很好地解决了耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波问题。     

遗传算法控制在船舶动力智能定位系统中的研究与实现

在船舶动力定位系统中,其稳定性和自动化程度对船舶的安全航行起着重要作用。而基于人工遗传算法的智能定位系统受到了越来越多的关注,主要因为其极高的定位精度和智能化水平。本文建立船舶的运动模型,分析动力定位的原理,结合遗传算法的有关特性,提出一种智能化的动力定位系统。利用PID控制算法对有关控制参数进行优化与仿真。实验结果表明,基于遗传控制算法的船舶定位系统性能优越,能够有效提高自动控制系统的动态性能和定位精度。     

模糊控制器在船舶动力定位系统中的应用及改进

本文研究了船舶动力定位中模糊控制的应用问题,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定,并应用可变论域的思想对模糊控制器进行改进.对船舶的纵向运动进行了控制与仿真,并且做了比较与分析.仿真结果表明,改进的模糊控制器能对船舶的动力定位实施更有效的控制.     

神经网络算法在船舶动力定位系统中的应用

随着计算机技术在各个领域的不断应用,传统的优化算法得到了极大的提高。目前,以神经网络算法、人工智能等为代表的计算机辅助优化已经成为了业内人士的研究重点。船舶的动力定位是指船舶不再依靠传统的锚泊式海上定位,而是利用自身的推动力使船舶抵消来自海浪、海风等的干扰作用力,使船舶在海面上保持相对的平衡。为了提高船舶动力定位的精度与稳定性,本文结合神经网络算法,在船舶动力定位函数模型的基础上开发了新型的动力定位控制系统,并详细介绍了该系统。     

模糊控制技术在船舶动力定位中的应用研究

在进行某船动力定位系统的设计过程中,采用了模糊控制器作为系统的控制器,并针对仿真过程中出现的问题进行优化,得到了一个切实可行的模糊控制器,并对该模糊控制器进行了仿真试验验证。     

船舶动力定位系统模糊PID控制算法研究

以ROV工作母船为控制对象模型,设计模糊PID控制器.在总结分析PID控制和模糊控制特性及PID参数变化对系统性能影响的基础J二,借鉴模糊控制的思路,研究在动态过程巾对PID参数进行模糊整定的方法,并进行了仿真研究,验证了模糊PID控制器良好的控制效果.     

船舶动力定位系统非线性观测器设计

针对动力定位水面船舶,基于Luenberger观测器构造原理及Lyapunov稳定性理论,构造一个船舶动力定位系统的非线性状态观测器。所设计观测器较卡尔曼滤波器的主要优越性在于不需要对船舶的运动方程进行线性化处理,且具有全局的指数稳定性。最后,用一艘供给船对所设计观测器进行数值仿真研究,仿真结果表明所设计非线性观测器具有良好的滤波及状态估计性能,船舶运动状态估计值指数收敛于其实际值,验证了所设计船舶动力定位系统非线性观测器的有效性。     

船舶动力定位系统滤波器的设计与研究

建立了船低频数学模型，对高频实验数据采用周期图法进行了功率估计，并根据功率谰估曲线建立了船高频数学模型，据此设计的有限冲激滤波器和最优估计滤波器已应用在某船动力定位系统中，效果良好。     

基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真

由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立.为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号.采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提高,这是引起滤波发散的主要原因之一.文章针对船舶动力定位系统中使用常规的Kalman滤波而存在的模型不精确、 不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引入渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用;并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗.仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的Kalman滤波,有效地提高了系统的定位精度和稳定性.     

Alpha-beta滤波在船舶动力定位状态估计中的应用

船舶动力定位系统已广泛应用于海洋工程中,状态估计是动力定位系统的重要组成部分。在工程应用中,状态估计方法主要采用基于卡尔曼滤波的算法,但是这些算法对于船舶首向的滤波效果并不理想。alphabeta滤波是一种不基于模型的稳定常增益滤波器,其结构与卡尔曼滤波类似。本文设计了一种混合滤波器,采用alpha-beta滤波对船舶首向进行滤波,扩展卡尔曼滤波对船舶横向和纵向进行滤波,以改善船舶首向的滤波效果。通过将混合滤波器的滤波效果与扩展卡尔曼滤波器进行对比,验证了alpha-beta滤波用于船舶首向滤波的可行性和有效性。     

无线传感器网络WSN在船舶动力定位系统中的应用

船舶动力定位系统是一种船舶位置与动力控制系统,能够根据海浪、海风等外界干扰条件,协调船舶的推进系统、导航系统,自动修正船舶的当前位置,保持船舶姿态和航向的稳定,确保船舶能够按照正确的航线行驶。船舶动力定位系统的关键在于正确估计船舶的当前位置,在这种情况下,传统使用的GPS、北斗等卫星定位系统精度较低,难以实现船舶灵活、快速、高精度的调整与控制动作。本文提出一种基于无线传感器网络WSN的船舶动力定位控制模型,利用传感器网络测量外界风力、风向,结合当前船舶的行驶航向,利用数学模型估计船舶的偏移量,进而进行智能的控制。通过仿真实验表明,相比于传统方法,本文提出的方法能够以较低的实现代价,实现较高的动力定位精度,具有较高的实用价值。     

船舶动力定位系统简介

在各类海洋工程船舶中有一个基本相同的设备配置,就是都具有动力定位系统(DYNAMIC POSITIONING SYSTEM,简称DP)。我公司在1994年购入的工作船“华发”轮,是我国唯一的配有较旧型动力定位系统的船舶。现对船舶动力定位系统作一介绍,作为抛砖引玉。     

动力系统在船舶电力推进动力定位中的应用探讨

本文概述了船舶电力推进动力定位系统的原理、组成、特点和应用,以及为确保该综合技术的广泛应用,必须进行的各种试验。望本论文对船员在船舶电力推进动力定位中的理论水平和实际操作技能的提高会有一定的帮助。