動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著海洋資源勘探、開(kāi)發(fā)等海上作業(yè)任務(wù)不斷向著深海遠(yuǎn)海擴(kuò)展，受水深的限制，傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足定位要求，因此，越來(lái)越多的船舶需要加裝動(dòng)力定位系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著動(dòng)力定位技術(shù)的逐漸發(fā)展，船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的軟硬件也越來(lái)越復(fù)雜，使用硬件在環(huán)技術(shù)對(duì)船舶動(dòng)力定位控制器的功能、性能與故障處理能力進(jìn)行系統(tǒng)地測(cè)試就愈加重要。硬件在環(huán)仿真器是硬件在環(huán)測(cè)試中不可或缺的一部分，因此，動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)研究及船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)。首先，建立了船舶水面三自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，分析了海風(fēng)、海浪、海流的特性，計(jì)算了海洋環(huán)境作用在船舶上的擾動(dòng)力及力矩，基于此，用MATLAB/Simulink搭建了硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)所需要的船舶運(yùn)動(dòng)模塊和海洋環(huán)境模塊，同時(shí)，也為船舶動(dòng)力定位控制器驗(yàn)證提供了仿真環(huán)境。然后，使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為宿主機(jī)、工控機(jī)作為目標(biāo)機(jī)，搭建了通過(guò)以太網(wǎng)通訊的“宿主機(jī)-目標(biāo)機(jī)

3、”雙機(jī)互聯(lián)模式的硬件在環(huán)仿真器，使用Microsoft Visual Studio制作了簡(jiǎn)潔、友好的用戶(hù)交互界面，方便硬件在環(huán)仿真器的使用。另外，在考慮海洋環(huán)境擾動(dòng)時(shí)變未知、船舶位置和艏向可測(cè)、船舶速度不可測(cè)的情況下:(1)設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波的船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)觀(guān)測(cè)器，實(shí)現(xiàn)船舶位置和艏向?yàn)V波及船舶速度估計(jì);(2)進(jìn)一步，設(shè)計(jì)了基于船舶速度估計(jì)的擾動(dòng)觀(guān)測(cè)器，估計(jì)海洋環(huán)境作用在船舶上的擾動(dòng)力及力矩;(3)設(shè)計(jì)了基于模型預(yù)測(cè)控制的船舶動(dòng)力定位控制