基于事件出發(fā)的多動力定位船協(xié)調同步控制研究.pdf

1、隨著人們對海洋資源的不斷探索與開發(fā)，以及對船舶在海上作業(yè)要求的不斷提升，使得動力定位技術得到了飛速發(fā)展。多艘動力定位船能夠通過個體間的協(xié)調共同完成復雜的任務，因此對多動力定位船的研究具有一定的實際應用價值。然而在傳統(tǒng)的多船控制上，多采用基于時間規(guī)劃的控制策略，但是這種控制策略資源消耗較大，推進器的機械磨損較大。因此，本文提出一種基于事件觸發(fā)的控制策略，這種控制策略只在必要時而非周期性的執(zhí)行，也可以及時處理突發(fā)的情況。本文以多艘動力定位船

2、為研究對象，在事件觸發(fā)的控制策略下，分別全局式事件觸發(fā)控制和局部式事件觸發(fā)控制進行了研究分析。以及當海上作業(yè)通信受阻時，本文以切換通信拓撲圖方式對其進行描述，并證明了基于事件觸發(fā)控制方法仍然能夠實現(xiàn)多艘船在通信受阻時的同步控制。
　　本文首先建立研究船舶三自由度數(shù)學模型所需要的兩種坐標系，然后基于歐拉-拉格朗日系統(tǒng)的一般表達式，建立船舶三自由度運動數(shù)學模型和海洋環(huán)境干擾力(風、浪、流)數(shù)學模型，并對所建立的模型進行了仿真驗證。然后

3、，設計多DP船的事件觸發(fā)控制系統(tǒng)結構，選取觸發(fā)條件，設計控制流程。以切換通訊拓撲圖的方式對海上通信受阻的情況進行描述。接著，考慮到減少推進器磨損，增加推進器壽命，節(jié)約資源，利用領航船-跟蹤船思想，基于李雅普諾夫穩(wěn)定性定理推導出了非線性控制器。并分別采用全局式事件觸發(fā)控制和局部式事件觸發(fā)控制兩種控制策略，設計了全局觸發(fā)函數(shù)和局部觸發(fā)函數(shù)。實現(xiàn)了多艘動力定位船舶的同步控制。為避免事件觸發(fā)系統(tǒng)在有限時間內(nèi)觸發(fā)次數(shù)無窮大，即希諾行為，本文對此給

4、出證明保證希諾行為不存在。設計仿真實驗證實了所采用的事件觸發(fā)控制方法能夠實現(xiàn)多艘動力定位船的同步控制。同時，通過分析證明和仿真驗證，證明了局部式事件觸發(fā)的控制效果要優(yōu)于全局式事件觸發(fā)控制，通信拓撲中的動力定位船在局部式事件觸發(fā)控制策略下的觸發(fā)次數(shù)要明顯少于全局式控制?？紤]到船舶間通信受阻等情況，不能接收和發(fā)送信息。針對這種情況，對切換通信拓撲下的船舶同步控制進行了仿真，證明了在通信受阻情況下，事件觸發(fā)控制仍然能夠實現(xiàn)多艘船舶的同步控制。