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《船舶動力定位控制技術(shù)研究【開題報告】》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、畢業(yè)論文開題報告電氣工程及自動化船舶動力定位控制技術(shù)研究一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義船舶在海上運行時會遇到風、海浪和海流等海洋環(huán)境的干擾，這樣船舶就產(chǎn)生了受擾運動。例如科學(xué)考察船在海上進行作業(yè)時，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作的穩(wěn)定性，需要對船舶進行定位。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)點是，錨是任何船舶上都會
2、備有的定位設(shè)備，從而不用另外加裝其他的定位設(shè)備。但是這種定位系統(tǒng)有不可避免的缺陷：1、定位不夠準確，其精確性與水深成反比；2、拋錨、起錨費時比較麻煩，機動性能差。一旦拋錨，如果需要重新定位時，需要收錨然后重新拋錨定位，這一過程本身就很繁瑣和費時。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)的抓底力會逐漸減小，拋錨的困難程度也會增加，同時還要增加錨鏈的長度和加強強度，從而導(dǎo)致錨
3、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，錨鏈的價格和安裝費用也會猛烈增加。在實際情況下，當水深達到一定的深度時，多點錨泊系統(tǒng)已經(jīng)沒有多大的用處。而船舶動力定位系統(tǒng)與傳統(tǒng)的定位不同，它不需要借助錨泊系統(tǒng)定位，而是通過測量系統(tǒng)檢測出船舶的實際位置與所需要的目標位置的偏差，然后再根據(jù)外部環(huán)境擾動力的影響來計算出使船舶恢復(fù)到目標位置時需要的推力大小，再通過控制船舶上的推力器進行推理分配，從而使推力器產(chǎn)生相對應(yīng)的推力，盡可能地使船保持在要求的位置上。動力定位系統(tǒng)的特點是不受海水深度的影響，推力器能在任
4、何水深下提供推力抵抗環(huán)境力，動力定位系統(tǒng)的定位成本不會隨著水深的增加而增加，同時它具有定位迅速準確，快速響應(yīng)天氣環(huán)境的變化和不受海洋環(huán)境的影響等優(yōu)點。由此看來，相比于傳統(tǒng)的錨泊定位，動力定位有很大的優(yōu)勢，尤其適用于深海領(lǐng)域。因此對動力定位的研究具有重要的意義。動力定位系統(tǒng)（DynamicPositioningSystem）是一種閉環(huán)的控制系統(tǒng)，它是通過推力器來提供抵抗風、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，其定位成本不會隨著水深增加而增加，并且操作也比較方便。隨著動力
5、定位技術(shù)的發(fā)展，動力定位的概念也在擴大。采用動力定位技術(shù)，可以使船舶與其他船只保持相對位置不變，使船舶按預(yù)定軌跡移位，按預(yù)定計劃航線以預(yù)定航速航行，實現(xiàn)船舶自動駕駛，對水下目標進行自動跟蹤等。動力定位控制系統(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控制是自動控制而JS控制是人為手動控制。其中風速風向儀、差分GPS、電羅經(jīng)和參考垂直單元等用來測量位置和外部環(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控制主電腦進行計算，再將計算的結(jié)果傳送給信號處理單元，接著輸出到控制轉(zhuǎn)換單
6、元來控制推進器等設(shè)備來產(chǎn)生推力。其中的推進設(shè)備中的主發(fā)1、主發(fā)2、主發(fā)3是三臺柴油發(fā)電機。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管理輸出控制信號來驅(qū)動這三臺柴油發(fā)電機供電開關(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動需要建立運動模型。由于海流、風和波浪的作用，導(dǎo)致船在海上航行或者作業(yè)時會產(chǎn)生六個自由度的運動。通常對于在海上環(huán)境作用下的水面動力定位船舶，動力定位系統(tǒng)是用來控制船舶的縱蕩（X向）、橫蕩（Y向）和艏搖
7、的平面運動。動力定位船舶數(shù)學(xué)模型由兩部分組成：第一部分低頻運動（小于0.5rad/s），動力定位系統(tǒng)僅僅控制的這部分運動是由海流、風和二階波浪引起的運動，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)備的制造成本；第二部分是由一級波浪引起的高頻運動（0.3~1.6rad/s），由于這部分運動造成船舶的振蕩，不會造成船舶的位移，因此這部分運動不反饋給控制系統(tǒng)，控制器也不控制這部分運動。船舶的總運動是由這兩部分迭加而成。船舶動力定位系統(tǒng)最早開始使用是從20世紀60年代和70年代初。而率先使用動力
8、定位系統(tǒng)的船是用于鋪設(shè)電纜，勘探或是對水下的作業(yè)進行一定的水面支援，并且船的排量大概是450—1000噸。“猶勒卡”號是第一艘裝有動力定位系統(tǒng)的船舶。動力定位系統(tǒng)最明顯的特點是它一般都裝有好幾臺推力器，但是并不會影響船體的形狀和尺寸。在早期的裝有動力定位系統(tǒng)船舶中，最出名同時也是最成功的是“格洛馬挑戰(zhàn)者”號。這艘船差不多游遍了世界的每一個海洋，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)理論提供了非常有利
