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《半潛船動(dòng)力定位系統(tǒng)推力分配仿真的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要海洋蘊(yùn)藏著人類可以利用的豐富自然資源，隨著陸地石油等能源的逐漸枯竭，人類對(duì)海洋資源的依賴也快速增加。為了開采海洋資源，尤其是深海油氣，不受水深限制的船舶或海洋平臺(tái)的動(dòng)力定位系統(tǒng)成為研究的熱點(diǎn)。動(dòng)力定位系統(tǒng)是一種船舶在控制系統(tǒng)的作用下，依靠自身的動(dòng)力抵抗外界的風(fēng)、浪、流等干擾，保持船舶處在一定位置和艏向的閉環(huán)系統(tǒng)。其中推力分配系統(tǒng)是其重要組成部分，它的作用是將動(dòng)力定位控制系統(tǒng)輸出的期望力和力矩分配多個(gè)推進(jìn)器，從而使各個(gè)推進(jìn)器產(chǎn)生滿足這一期望力和力矩的推力和推力方位。推力分配問題可歸結(jié)為一個(gè)約束非線性優(yōu)化問題，推力分配的優(yōu)化，在減小系統(tǒng)誤差、降低油耗和減少推進(jìn)器磨損等方
2、面發(fā)揮著積極作用。本文主要針對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的推力分配進(jìn)行了仿真研究，建立了動(dòng)力定位系統(tǒng)推力分配的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)推力分配進(jìn)行了仿真分析。同時(shí)，為了驗(yàn)證本文提出的基于SQP方法的推力分配算法在船舶動(dòng)力定位中的推力分配效果，本文對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，并設(shè)計(jì)了船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)模糊運(yùn)動(dòng)控制器，最終對(duì)推力分配算法在船舶動(dòng)力定位中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真分析。本文的主要工作如下：1)介紹了分離型船舶運(yùn)動(dòng)模型的建模思想和求解方法，分析并給出了船舶受到的環(huán)境干擾力模型和近似估算方法，在此基礎(chǔ)上通過船舶回旋試驗(yàn)和Z型操舵試驗(yàn)驗(yàn)證了船舶運(yùn)動(dòng)模型的有效性。2)對(duì)推力分配問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，根據(jù)推力分
3、配問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件總結(jié)出多目標(biāo)推力分配問題的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，詳細(xì)介紹了解決推力分配問題的序列二次規(guī)劃數(shù)學(xué)方法。在此基礎(chǔ)上，利用MATLAB平臺(tái)對(duì)仿真母型船推力分配問題進(jìn)行了仿真。3)介紹了模糊控制的基本原理和模糊控制器設(shè)計(jì)的基本步驟，利用MATLAB模糊推理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的模糊運(yùn)動(dòng)控制器。4)根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)模型和風(fēng)、浪、流干擾模型以及本文設(shè)計(jì)的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)模糊運(yùn)動(dòng)控制器，對(duì)基于SQP方法的推力分配算法進(jìn)行了某一海況下的循跡航行運(yùn)動(dòng)仿真，得到船舶三自由度上位置和艏向變化曲線以及各推進(jìn)器的推力和角度變化曲線，驗(yàn)證了本文推力分配算法的有效性。關(guān)鍵詞：動(dòng)力定位：模糊控制；推力分配
4、：序列二次規(guī)劃算法；MATLAB武漢理T大學(xué)碩士學(xué)位論文Abstract111eoceanisrichinnaturalresources，withthegradualdepletionofthelandoilandotherenergy,human’Sdependenceonmarineresourceisincreasingrapidly．Inordertoexploitmarineresources，especiallytheoilandgasinthedeepsea,theshiporoffshoreplatformwithdynamicpositioningsystem，whichi
5、snotlimitedbywaterdepth，hasbecomearesearchfocus．Dynamicpositioningsystemisakindofclosedloopcontrolsystemwhichcanresistexternalinterferencesaswind，waveandoceancurrentrelyingonthdrownpower．Italsocailkeepshipsteadilyingivenpositionandyawangle．ThrustallocationisanimportantpartoftheDynamicPositioningsyst
6、em．Itsmainroleistoallocatetheexpectedforceandmomentintospeedanddirectionofthethrusters．Thrustallocationproblemcanbeexpressedasaconstrainednonlinearoptimizationproblem．Thrustallocationoptimizationplaysanactiveroleinreducingtheerror,reducingfuelconsumptionandequipmentwear．Tllispaperhasmainlystudiedthe
7、thrustallocationoftheshipdynamicpositioningsystem，establishedmathematicalmodelforthethrustallocationofthedynamicpositioningsystemandcarriedoutthesimulationanalysisofthethrustallocation．Atthesametime，i
