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。     

船舶动力定位系统非线性无源观测器的仿真

船舶动力定位系统是维持动力定位船舶在航行过程中的位置和方向,保证船舶姿态。为了克服环境干扰对船舶航行造成的影响,文章采用非线性无源观测器对船舶的综合位置信号进行分离,滤除船舶高频运动成分,估计出船舶低频位置和运动速度。利用控制器对低频运动进行补偿,从而较精确控制船舶姿态。仿真结果表明该非线性无源观测器的状态估计性能和滤波效果良好,船舶运动最终能稳定于目标位置,验证了该非线性无源观测器的有效性。     

船舶动力定位系统的一增广非线性观测器设计

滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用。本文在文献[1]的基础上，为船舶动力定位系统设计了一增广非线性状态观测器，其稳定性通过李亚普诺夫方法得到了证明。该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证。     

多模型自适应观测器在船舶动力定位系统的应用

多模型自适应观测器是一种基于模型预测的控制器,在船舶动力定位过程中,由于自然因素产生的干扰较多,舰船同时产生低频运动和高频运动,具有参数不定性特征。因此,为了提高舰船动力系统控制系统的性能,本文采用多模型自适应观测器技术,改善了船舶动力定位系统控制器,并结合Matlab软件进行了动力定位过程的仿真。     

非线性估计滤波器在船舶动力定位系统的应用

随着人类对海洋资源开发规模的不断提高,远洋航运和远洋资源开发成为国民经济中的重要组成部分,由于传统的船舶抛锚系泊方式具有海上定位精度差、成本高、稳定性差等缺点,难以满足远洋舰船的海上定位需求。动力定位技术是利用舰船四周的推进器和船舶动力控制器等装置,产生具有一定方向和大小的推进作用力,抵消海风、海浪等干扰作用力和力矩,使船舶的定位精度和稳定性显著改善。本文的研究对象是船舶动力定位系统,详细介绍了一种非线性估计滤波器的工作原理,并研究了该滤波器在舰船动力定位系统的应用。     

非线性Backstepping算法在船舶动力定位系统控制的应用

船舶的动力定位是指船舶在某些特定工况下,利用推进器和螺旋桨等产生推力和力矩,抵消海风、海浪等因素的干扰作用力和力矩,从而使船舶在海面某一区域保持相对静止。由于海上气象条件和海水深度的影响,传统的锚式系泊定位已经难以满足需求,而船舶动力定位系统的灵活性高、定位精度高、抗干扰能力强,因此应用越来越广泛。本文建立了船舶动力定位系统和干扰因素的数学模型,结合Backstepping非线性控制理论,设计了一种新型船舶动力定位系统的控制策略,并对该动力定位系统的位移控制响应进行了基于Matlab的仿真分析。     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

动力系统是保持船舶运行轨迹的最重要设备,设备运转过程中的推进力需要综合考虑海风、海浪及水深的影响。从实际分析可知,船舶运动由推进力引起的低频运动及海风海浪等引起的高频运动具有不可预测性,是一个非线性运动过程。本文对船舶动力系统进行建模,分析海上复杂环境的力学特性,设计自反馈滤波器对海上复杂环境引起的低频非线性运动进行过滤。最后对系统进行仿真,结果表明自反馈滤波器对动力定位系统起到很好的过滤作用。     

船舶动力定位控制系统的非线性观测器设计

针对船舶动力定位系统高度耦合非线性的特点,设计了一种基于无迹卡尔曼滤波的改进算法。该算法利用统计线性化技术,将非线性映射直接作用于采样点,根据映射后的点集重建统计变量,并且对非线性函数的概率密度分布进行拟合。结合动力定位船舶系统,进行了无迹卡尔曼滤波器和卡尔曼滤波器的对比仿真实验,仿真结果表明论文设计的无迹卡尔曼滤波器有较高的计算精度和较强的适用性。     

船舶动力定位系统非线性估计滤波器的设计

随着航运业发展,海上航行船舶的密度及体积越来越大,如何控制船舶航线的误差精度是保障航行安全的关键。船舶动力定位系统分析船舶受到的海风、海浪等综合外力,利用推进器产生的作用力平衡各种外力,使船舶按照既定航向及速度航行;同时,采集的综合外力信号混有测量噪声、低频运动等各种非线性因素。本文建立了船舶动力定位系统受力模型,针对船舶航行中的各种外力干扰因素设计了非线性估计滤波器,对干扰动力进行滤除,最后进行仿真。     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制研究

传统的船舶动力系统,主要依赖于人工控制,因此不可避免地存在人为失误,导致船舶动力控制失败,造成航行安全。而新型的船舶动力定位系统,主要依赖于电气化控制设备和自动化控制程序,并且系统的复杂度决定了必须采用先进的非线性控制算法,对动力系统进行优化。本文主要研究了船舶动力定位系统的非线性变量,并建立了基于全局的水面船舶轨迹预测算法,通过对控制器中的反馈环路进行优化,提高动力定位系统的稳定性及鲁棒性,同时结合云计算系统,将动力定位系统的数据采集后,进行大数据特性分析,从整体上提高了船舶的航行控制能力。     

船舶动力定位系统

船舶动力定位技术在航运业具有举足轻重的地位.介绍动力定位技术的发展历史,系统的结构组成、工作原理和工作模式,提出了动力定位技术的研究热点.     

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。     

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。     

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。     

GEC船舶动力定位系统

近年来,随着海上石油开发及海上作业的发展,需要动力定位的船舶也愈来愈多。英国 GEC 公司在钻井取芯船“Wimpey sealab”和半潜平台“Uncle John”等船上也装上了动力定位。本文介绍了该公司的动力定位系统基本原理、控制系统、主要设备、操纵方式及用途,着重介绍了 GEC 公司所采用的船舶定位方法——声学定位、张紧绳定位、无线电定位。     

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。     

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。     

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.     

船舶动力定位系统的数学模型

阐述了船舶动力定位系统的发展，给出了完整的动力定位系统的船舶低频与高频运动、推力器、风、浪、流等数学模型，最后给出了综合运动模型。