多模塊船協(xié)調(diào)動力定位控制方法研究.pdf

1、機(jī)動式近海基地(MOB)一般由多個(gè)長方形半潛式鋼結(jié)構(gòu)模塊船組成,每個(gè)模塊船上都裝有動力定位系統(tǒng),通過協(xié)調(diào)控制算法保持各個(gè)模塊的相對定位。其中協(xié)調(diào)動力定位控制器是MOB完成工作的關(guān)鍵部分之一。
　　 本論文以MOB為研究對象,研究多個(gè)模塊船的協(xié)調(diào)動力定位控制問題。論文首先建立了MOB模塊船的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)非線性數(shù)學(xué)模型和環(huán)境干擾的數(shù)學(xué)模型。以此為基礎(chǔ),根據(jù)李亞普諾夫穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)了單模塊船的非線性動態(tài)面(DSC)控制器,通過SIM

2、ULINK仿真驗(yàn)證了DSC控制器的可行性;論文深入分析了DSC控制器的不足之處;控制量輸出變化太快,輸出量太大,受限于實(shí)際船舶推進(jìn)器的響應(yīng)時(shí)間和能力;控制方法依賴精確的數(shù)學(xué)模型,盡管DSC控制器對滿足匹配條件的不確定性就有魯棒性,但實(shí)際中不確定性的上界很難確定;DSC控制算法中采用一階跟蹤微分跟蹤器進(jìn)行對虛擬控制量導(dǎo)數(shù)進(jìn)行估計(jì),但一階跟蹤微分器對噪聲有放大作用,如果控制系統(tǒng)含有測量噪聲或其他噪聲,這些信號經(jīng)過一階跟蹤微分器后,噪聲會放大

3、,進(jìn)而使控制效果變差甚至不可控。針對DSC控制器的不足,采用自抗擾的思想進(jìn)行了三個(gè)方面的改進(jìn):根據(jù)推進(jìn)器系統(tǒng)的能力安排合理的過渡過程、使用了抗干擾的積分鏈?zhǔn)椒蔷€性微分跟蹤器來估計(jì)微分信號、使用非線性擴(kuò)張觀測器觀測系統(tǒng)的未知擾動并做前饋處理,仿真證明改進(jìn)后的控制器更具魯棒性和工程實(shí)用性。
　　 論文分別采用領(lǐng)隊(duì)(Leader-Follower)控制策略和無領(lǐng)隊(duì)(Leaderless-Follower)控制策略設(shè)計(jì)了三個(gè)模塊船的協(xié)調(diào)