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《【畢業(yè)設(shè)計(jì)+開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述】船舶動(dòng)力定位控制技術(shù)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、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告電氣工程及自動(dòng)化船舶動(dòng)力定位控制技術(shù)研究一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義船舶在海上運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到風(fēng)、海浪和海流等海洋環(huán)境的干擾，這樣船舶就產(chǎn)生了受擾運(yùn)動(dòng)。例如科學(xué)考察船在海上進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需要停在指定的位置上。但是由于海上環(huán)境的影響，考察船不能一直停在指定的位置上。因此為了確保船舶在海上運(yùn)作的穩(wěn)定性，需要對(duì)船舶進(jìn)行定位。以往，傳統(tǒng)的定位方法是錨泊定位。傳統(tǒng)的拋錨定位是將錨扔入海底，利用錨鉤住海底的淤泥，從而使船舶抵抗受到的外界的干擾力。拋錨定位它的優(yōu)點(diǎn)是，錨是任何船舶上都會(huì)備有的定位設(shè)備，從而不用另外加裝其
2、他的定位設(shè)備。但是這種定位系統(tǒng)有不可避免的缺陷：1、定位不夠準(zhǔn)確，其精確性與水深成反比；2、拋錨、起錨費(fèi)時(shí)比較麻煩，機(jī)動(dòng)性能差。一旦拋錨，如果需要重新定位時(shí)，需要收錨然后重新拋錨定位，這一過程本身就很繁瑣和費(fèi)時(shí)。3、錨泊系統(tǒng)很容易受海底情況及水深的影響和限制，在一般情況下，它的有效定位的范圍是在水深100米左右的區(qū)域。4、對(duì)于一些需要在深海作業(yè)或者航行的船舶，隨著水深的增加，錨泊系統(tǒng)的抓底力會(huì)逐漸減小，拋錨的困難程度也會(huì)增加，同時(shí)還要增加錨鏈的長(zhǎng)度和加強(qiáng)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致錨鏈的重量一下增大，使海上的布鏈作業(yè)將變得復(fù)雜。此外，錨鏈的價(jià)格和安裝費(fèi)用
3、也會(huì)猛烈增加。在實(shí)際情況下，當(dāng)水深達(dá)到一定的深度時(shí)，多點(diǎn)錨泊系統(tǒng)已經(jīng)沒有多大的用處。而船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)與傳統(tǒng)的定位不同，它不需要借助錨泊系統(tǒng)定位，而是通過測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)出船舶的實(shí)際位置與所需要的目標(biāo)位置的偏差，然后再根據(jù)外部環(huán)境擾動(dòng)力的影響來計(jì)算出使船舶恢復(fù)到目標(biāo)位置時(shí)需要的推力大小，再通過控制船舶上的推力器進(jìn)行推理分配，從而使推力器產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的推力，盡可能地使船保持在要求的位置上。動(dòng)力定位系統(tǒng)的特點(diǎn)是不受海水深度的影響，推力器能在任何水深下提供推力抵抗環(huán)境力，動(dòng)力定位系統(tǒng)的定位成本不會(huì)隨著水深的增加而增加，同時(shí)它具有定位迅速準(zhǔn)確，快速響應(yīng)天
4、氣環(huán)境的變化和不受海洋環(huán)境的影響等優(yōu)點(diǎn)。由此看來，相比于傳統(tǒng)的錨泊定位，動(dòng)力定位有很大的優(yōu)勢(shì)，尤其適用于深海領(lǐng)域。因此對(duì)動(dòng)力定位的研究具有重要的意義。動(dòng)力定位系統(tǒng)（DynamicPositioningSystem）是一種閉環(huán)的控制系統(tǒng)，它是通過22推力器來提供抵抗風(fēng)、浪、流等作用在船上的環(huán)境力，從而使船盡可能地保持在海平面上要求的位置上，其定位成本不會(huì)隨著水深增加而增加，并且操作也比較方便。隨著動(dòng)力定位技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)力定位的概念也在擴(kuò)大。采用動(dòng)力定位技術(shù)，可以使船舶與其他船只保持相對(duì)位置不變，使船舶按預(yù)定軌跡移位，按預(yù)定計(jì)劃航線以預(yù)定航速航
5、行，實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)駕駛，對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤等。動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的工作原理如下：該系統(tǒng)由DP控制和JS控制組成。其中DP控制是自動(dòng)控制而JS控制是人為手動(dòng)控制。其中風(fēng)速風(fēng)向儀、差分GPS、電羅經(jīng)和參考垂直單元等用來測(cè)量位置和外部環(huán)境信息，然后將這些信息經(jīng)過信息采集單元的收集和處理傳送給DP控制主電腦進(jìn)行計(jì)算，再將計(jì)算的結(jié)果傳送給信號(hào)處理單元，接著輸出到控制轉(zhuǎn)換單元來控制推進(jìn)器等設(shè)備來產(chǎn)生推力。其中的推進(jìn)設(shè)備中的主發(fā)1、主發(fā)2、主發(fā)3是三臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)。母聯(lián)1和母聯(lián)2分別是主配電板和配電板。通過船舶的功率管理系統(tǒng)即PMS管理輸出控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)這
6、三臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)供電開關(guān)、主配電板和配電板的開關(guān)使相應(yīng)功率提供得到保障。JS控制是人為通過輸入?yún)?shù)來控制。通常研究船舶在海上的運(yùn)動(dòng)需要建立運(yùn)動(dòng)模型。由于海流、風(fēng)和波浪的作用，導(dǎo)致船在海上航行或者作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。通常對(duì)于在海上環(huán)境作用下的水面動(dòng)力定位船舶，動(dòng)力定位系統(tǒng)是用來控制船舶的縱蕩（X向）、橫蕩（Y向）和艏搖的平面運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力定位船舶數(shù)學(xué)模型由兩部分組成：第一部分低頻運(yùn)動(dòng)（小于0.5rad/s），動(dòng)力定位系統(tǒng)僅僅控制的這部分運(yùn)動(dòng)是由海流、風(fēng)和二階波浪引起的運(yùn)動(dòng)，這樣做的好處是減少控制所需的能量和推力器的磨損，還有降低設(shè)備的制造
7、成本；第二部分是由一級(jí)波浪引起的高頻運(yùn)動(dòng)（0.3~1.6rad/s），由于這部分運(yùn)動(dòng)造成船舶的振蕩，不會(huì)造成船舶的位移，因此這部分運(yùn)動(dòng)不反饋給控制系統(tǒng)，控制器也不控制這部分運(yùn)動(dòng)。船舶的總運(yùn)動(dòng)是由這兩部分迭加而成。船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)最早開始使用是從20世紀(jì)60年代和70年代初。而率先使用動(dòng)力定位系統(tǒng)的船是用于鋪設(shè)電纜，勘探或是對(duì)水下的作業(yè)進(jìn)行一定的水面支援，并且船的排量大概是450—1000噸?！蔼q勒卡”號(hào)是第一艘裝有動(dòng)力定位系統(tǒng)的船舶。動(dòng)力定位系統(tǒng)最明顯的特點(diǎn)是它一般都裝有好幾臺(tái)推力器，但是并不會(huì)影響船體的形狀和尺寸。在早期的裝有動(dòng)力定位系統(tǒng)
8、船舶中，最出名同時(shí)也是最成功的是“格洛馬挑戰(zhàn)者”號(hào)。這艘船差不多游遍了世界的每一個(gè)海洋，在水深超過2000英尺的海洋中收集巖心，這些巖心為地質(zhì)學(xué)上的發(fā)現(xiàn)特別是為板殼結(jié)構(gòu)理論提供了
