起重船模型預(yù)測(cè)動(dòng)力定位控制的研究.pdf

1、隨著人們對(duì)海洋的探索,海洋開發(fā)與建設(shè)事業(yè)日益發(fā)展,起重船成為海洋全方位開發(fā)必不可少的工具。起重船的作業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜,并且,隨著起重船的大型化,它的工作地點(diǎn)也逐漸向深海擴(kuò)展,對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的精度要求越來(lái)越高。本文針對(duì)起重船的作業(yè)特點(diǎn),建立起重船數(shù)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證;在起重船動(dòng)力定位控制器的設(shè)計(jì)中引入了先進(jìn)的模型預(yù)測(cè)控制技術(shù),使用模型預(yù)測(cè)控制算法能夠預(yù)測(cè)擾動(dòng)力對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響,用控制器對(duì)擾動(dòng)力影響進(jìn)行補(bǔ)償,進(jìn)而使起重船根據(jù)海洋環(huán)境

2、的變化來(lái)調(diào)整位置,提高起重船的作業(yè)效率,實(shí)現(xiàn)起重船運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)控制,保證了作業(yè)的安全可靠。
　　 本文基于合理的假定條件降低起重船模型的復(fù)雜度,僅對(duì)吊物系統(tǒng)部分考慮,以Thor I.Fossen所提出的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型為基礎(chǔ),建立三自由度起重船數(shù)學(xué)模型并實(shí)現(xiàn)了仿真驗(yàn)證。
　　 本文針對(duì)外界擾動(dòng)力設(shè)計(jì)模型預(yù)測(cè)控制器。針對(duì)風(fēng)、浪、流等海洋環(huán)境作用力及力矩建立了環(huán)境擾動(dòng)力模型,起重船吊索會(huì)受到環(huán)境干擾產(chǎn)生偏角對(duì)船造成外力

3、擾動(dòng),利用球擺模型建立吊索張力模型,然后針對(duì)這些外界擾動(dòng)力設(shè)計(jì)模型預(yù)測(cè)控制器。
　　 本文基于動(dòng)態(tài)矩陣控制算法(以下簡(jiǎn)稱DMC)實(shí)現(xiàn)了模型預(yù)測(cè)控制。這一算法對(duì)外界干擾信號(hào)以及輸入輸出約束條件具有很好的處理效果。為了使控制系統(tǒng)得到更加理想的控制效果,本文在DMC算法中引入了PID控制理論,采用加入了PID形式穩(wěn)態(tài)誤差加權(quán)項(xiàng)的性能指標(biāo),得到改進(jìn)的DMC算法,據(jù)此設(shè)計(jì)了改進(jìn)的模型預(yù)測(cè)控制器。
　　 最后,本文在MATLAB平臺(tái)