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《動力定位關鍵技術與展望》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、2.動力定位技術的研究熱點與方向當前國內(nèi)外的科研院所及研究機構對動力定位技術主耍的研究熱點是：1，應用非線性理論建立船舶動力定位非線性數(shù)學模型2,基于Backstepping方法設計的非線性魯棒控制器，以提高動力定位系統(tǒng)的控制性能和系統(tǒng)魯棒性；3,在推力分配方面優(yōu)化控制算法，研究推力器之間、推力器和船體之間的影響，在最少燃料消耗的前提下產(chǎn)生足夠的推力，節(jié)省定位成本；4,引入更為先進的、成熟的控制理論和控制方法，減小或消除系統(tǒng)模型不精確性以及反饋系統(tǒng)帶來的誤差.船舶動力定位控制技術的熱點展望［4］:1，二階波浪力的準確預
2、測與快速補償；2,多種智能控制方法融合的精度史高的控制算法：3,基于全面能量管理的推力分配優(yōu)化；5,極端海況，欠驅(qū)動等非正常狀態(tài)下的動力定位控制技術；1,位置測量系統(tǒng)［5］最新的位置測量系統(tǒng)中，一般應用2種及2種以上的測量方法，以達到高精度，高速度，抗干擾的良好效果。挪威康士伯公司的幾款最新動力定位系統(tǒng)就是將無線電系統(tǒng)和差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）和結(jié)合來測定位置信息。如同時運用無線電系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，既可保證高精度，又可彌補無線電系統(tǒng)抗干擾性差的不足。雖然此類方法冇著良好的效果，但是若要覆蓋全球范圍進行定位，綜
3、合運用成本較高，所以目前還沒宥被廣泛應用。但采用多種測量方法，特別是無線電和DGPS聯(lián)合運用，將是位置測量系統(tǒng)的發(fā)展方向。2，控制系統(tǒng)□前，雖然使用最為廣泛的依然是傳統(tǒng)的LQG控制，但是智能控制已有取而代之的趨勢。將遺傳算法、蟻群算法、動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡、模型預測等新型智能算法皮用到動力定位控制系統(tǒng)，并取得了重要的研究成來。挪威康士伯公司新推出的綠色動力定位控制模式運用了一種新型的智能控制技術——非線性模型預測控制。該技術在2001年挪威船舶展覽會上首次被引入到動力定位系統(tǒng)巾。該控制模式由兩部分組成:環(huán)境補償器和模型預測
4、控制器。環(huán)境補償器是提供一個緩慢變化的推力指令，來補償一般的環(huán)境作用力，使得響應更為緩慢和光滑，對變化環(huán)境的反灰也更理想；非線性模型預測控制器是通過不斷地求解一個精確的船舶非線性動態(tài)數(shù)學模增，來預測未來船舶的行為以進行控制。模型預測控制算法的計算比一般用于動力定位的傳統(tǒng)控制器設計更加復雜且更為耗時，主要有3個步驟：（1）利用非線性船舶模型預測運動；（2）尋找階躍響應曲線；（3）定義和求解計算將使用的“最佳可能”推力的最優(yōu)化任務。動力定位船舶在正常作業(yè)期間，外部環(huán)境的作用力變化不大，船位于工作區(qū)邊界以內(nèi)，此時，僅需一個基
5、于QL理論的動力定位最優(yōu)控制器一EC產(chǎn)生緩慢變化的推力指令來補償平均環(huán)境作用力。當外部作用力突然發(fā)生變化，如陣風等作用吋，船舶不會馬上作出反應，這樣減少了不必要的推力器損耗，似是，一旦模型預測到船舶運動軌跡超出工作區(qū)或操作區(qū)，非線性模型預測控制器就會迅速產(chǎn)生作用，由這兩個控制器聯(lián)合作用，產(chǎn)生最優(yōu)的動態(tài)推力使預測軌跡盡可能地接近工作區(qū)邊界，而使船不違反約束邊界。此類控制方法確保了在任何外部條件情況下消耗最低功耗來達到符合精度要求的定位［。目前W內(nèi)對模型預測控制在動力定位系統(tǒng)屮的研究還停留在線性層面，非線性層面研究才剛剛起
6、步在最新的控制系統(tǒng)中，一般都存在著多種控制模式來滿足不同海況卜的不同定位耍求。挪威康士伯公句最新的控制系統(tǒng)屮采用3種不同的控制模式：高精度控制模式、放松控制模式和綠色動力定位控制模式來分別適應不同的條件和要求。一個動力定位控制系統(tǒng)屮存在多種控制模式，特別是智能控制模式，在不同情況下都能達到最佳定位是動力定位控制系統(tǒng)的最新發(fā)展方向。3,推力系統(tǒng)推力系統(tǒng)是動力定位系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其作用是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的一系列推力指令，形成一個時變的推力系統(tǒng)，以抵消外在的時變環(huán)境載份。此推力系統(tǒng)包括-個特定方向的水平力和一個艏搖彎矩。目前
7、，冇備份的動力定位系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)主導地位，控制系統(tǒng)和位置測量可進行較簡單的備份來解決問題，但是推力系統(tǒng)卻不能，因為一旦增加了推進器數(shù)量，那么對原系統(tǒng)的推力分配就是顛覆性的，需耍重新計算最優(yōu)解，丼且要計算在部分推進器無法工作的情況下依然合理分配推力，推力分配將變得非常復雜。挪威康士<1等公司的動力定位推力系統(tǒng)的最新技術已解決Y此類推力分配問題。最新的動力定位系統(tǒng)的推力分配除了正常工作吋的推力分配，在系統(tǒng)部分受損的情況卜依然能夠進行合理的推力分配以達到定位。推力分配所要解決的問題是如何在耍求的響應時間內(nèi)迅速找到一個最優(yōu)的控
8、制輸入組合以滿足期望的控制力和力矩，抵抗外界干擾的影響，保證系統(tǒng)的控制精度。對于動力定位系統(tǒng)來說，通常將推進器系統(tǒng)燃汕的最小消耗作為優(yōu)化問題的目標，同時綜合考慮系統(tǒng)響應速度、控制精度、主機功率等約束，兇此推力分配成為解決多約束條件K的最優(yōu)化問題［6］。參考文獻［1］馬超，莊亞鋒，陳俊英.船舶動力定位系統(tǒng)技術［2］杜佳璐，王琳，姜傳
