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异步传感器在动力定位测量过程中的应用
1
作者 张燕 史汝川 曹婷 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期182-185,共4页
船舶动力定位需要依赖传感器数据,但这些数据存在时间不同步的问题。本文提出一种时间戳对准方法,介绍数据滤波技术,研究基于加权平均法和卡尔曼滤波的异步传感器信息融合技术,提出一种融合CV、CA、CT模型的IMM模型,在直线加速、急转弯... 船舶动力定位需要依赖传感器数据,但这些数据存在时间不同步的问题。本文提出一种时间戳对准方法,介绍数据滤波技术,研究基于加权平均法和卡尔曼滤波的异步传感器信息融合技术,提出一种融合CV、CA、CT模型的IMM模型,在直线加速、急转弯2种工况下对4种模型进行仿真测试,测试结果表明,线性加速工况下,CA模型定位测量误差优于其他模型,在急转弯工况下,IMM模型的定位测量误差较小,且收敛速度快。 展开更多
关键词 IMM 异步传感器 信息融合 动力定位测量
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动力定位海洋平台-立管刚柔多体系统的研究进展
2
作者 张大朋 白勇 +3 位作者 张仡 严谨 张一宁 吴宗铎 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期243-263,共21页
全面概述动力定位海洋平台-立管刚柔多体系统领域的研究现状,突出分析系统设计、控制算法、刚柔多体系统和工程应用等核心方面。介绍了动力定位海洋平台-立管刚柔多体系统的系统设计,探讨了各类控制算法在该系统中的应用,以及刚柔多体... 全面概述动力定位海洋平台-立管刚柔多体系统领域的研究现状,突出分析系统设计、控制算法、刚柔多体系统和工程应用等核心方面。介绍了动力定位海洋平台-立管刚柔多体系统的系统设计,探讨了各类控制算法在该系统中的应用,以及刚柔多体系统在工程领域的具体应用情况。综合分析了近年来在这些关键领域所取得的重要成果,并对技术发展、系统设计和控制算法进行了深入探讨。指出了当前领域研究的亮点和系统设计和控制算法存在的问题,同时展望了未来发展的方向,为动力定位海洋平台-立管刚柔多体系统的未来发展提供有益参考和指导。 展开更多
关键词 动力定位 海洋平台 刚柔多体系统 控制算法 工程应用
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基于有限时间指令滤波反步法的船舶动力定位自适应控制
3
作者 陈兴华 韩旭 +2 位作者 刘彩云 夏国清 李娟 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期547-559,共13页
本文研究船舶动力定位(DP)系统中存在的推进器动态特性、模型参数不确定、推进器输入饱和及外部扰动未知等问题,提出一种基于有限时间指令滤波反步法的鲁棒自适应动力定位控制方法,该方法不仅具有滤波反步法的优点还能保证控制系统在有... 本文研究船舶动力定位(DP)系统中存在的推进器动态特性、模型参数不确定、推进器输入饱和及外部扰动未知等问题,提出一种基于有限时间指令滤波反步法的鲁棒自适应动力定位控制方法,该方法不仅具有滤波反步法的优点还能保证控制系统在有限时间内收敛。首先,采用神经网络技术对系统中的非线性项进行逼近;其次,设计有限时间辅助动态系统(FTADS)解决推进器输入饱和问题;最后,结合设计的神经网络估计值和FTADS,采用有限时间指令滤波反步法对控制器进行设计,利用Lyapunov稳定性理论证明系统跟踪误差和参数估计误差是有限时间收敛的。并对所提控制方法进行仿真实验,仿真结果表明所提出的控制器是有效性的。 展开更多
关键词 动力定位系统 推进器动态特性 神经网络估计器 有限时间指令滤波反步法 有限时间收敛
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基于新型TSM的船舶动力定位系统控制研究
4
作者 王宇超 陈佳豪 +2 位作者 邵兴超 屈银松 傅荟璇 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期34-41,67,共9页
复杂海洋情况下,水面船的动力定位系统存在定位精度低、收敛速度慢的问题,难以保持期望船位与艏向。为了提高系统的收敛速度减少跟踪误差,提出一种基于新型固定时间稳定的非奇异快速终端滑模(TSM)控制方法。该方法采用新型固定时间稳定... 复杂海洋情况下,水面船的动力定位系统存在定位精度低、收敛速度慢的问题,难以保持期望船位与艏向。为了提高系统的收敛速度减少跟踪误差,提出一种基于新型固定时间稳定的非奇异快速终端滑模(TSM)控制方法。该方法采用新型固定时间稳定算法获得收敛时间的上界,选择固定时间扩张状态观测器,对船舶航行速度和海洋干扰力进行估计,进一步提出一种固定时间非奇异快速终端滑模输出反馈控制器,避免奇异性问题同时减弱抖振现象,实现了收敛时间的预先设定;在此基础上,通过辅助动态系统对控制器输出的力和力矩进行饱和补偿。较传统方法,该方法可有效提升系统的控制精度和收敛速度,对船舶动力定位系统的研究具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 动力定位系统 固定时间 非奇异快速终端滑模 扩张状态观测器 输入饱和
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基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究
5
作者 唐利纲 王磊 +1 位作者 贺华成 王一听 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1526-1540,共15页
半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不... 半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验,对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明,推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度,并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值,在该试验工况下,功率谱密度(PSD)峰值减小高达54.7%,对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。 展开更多
关键词 推进器偏置 动力定位 半潜式平台 模型试验 垂向运动
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动力定位船舶鲁棒自适应异步自触发控制
6
作者 姚明启 张国庆 +1 位作者 宋纯羽 张显库 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1376-1383,共8页
针对动力定位船舶的通信带宽受限、执行器增益不确定性等问题,本文提出了一种异步自触发动力定位控制策略。该策略设计了一种自触发机制,解决了传统事件触发方法需要对触发条件进行连续监控这一约束,即下一触发时刻仅需要根据当前时刻... 针对动力定位船舶的通信带宽受限、执行器增益不确定性等问题,本文提出了一种异步自触发动力定位控制策略。该策略设计了一种自触发机制,解决了传统事件触发方法需要对触发条件进行连续监控这一约束,即下一触发时刻仅需要根据当前时刻的相关信息进行计算。对于具有多个执行器的动力定位船舶,每个执行器的自触发机制相互独立互不影响,即其每个控制器-执行器信道中的控制信号均为异步触发式传输。此外,对于每个执行器设计了一个自适应参数对其增益不确定性进行在线估计和补偿。通过仿真实验对上述控制策略进行验证,仿真结果表明:所提出算法具有较高的定位精度与稳定性能,且极大程度上减少了控制信号的传输次数,相较于对比算法减少了100倍传输次数,具有低通信负载的优点,更加符合工程需求。 展开更多
关键词 动力定位 自触发控制 增益不确定 自适应控制 鲁棒控制 神经网络 反步法 非线性控制
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风机安装船动力定位数值模拟和模型试验研究
7
作者 徐福强 傅强 +3 位作者 孙玉海 陈飞 李欣 郭孝先 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第20期28-36,共9页
以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°... 以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°环境力方向下船舶定位效果最理想,一组推进器失效的工况下船舶仍能保持动力定位效果。因此针对船舶装载三套风机设备时处于150°和165°环境力方向的工况开展水池模型试验,并将实验结果和数值结果进行对比,为实际海上工程作业提供理论指导。 展开更多
关键词 动力定位 风机安装船 数值模拟 水池试验
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执行器饱和情况下的动力定位船自适应轨迹跟踪控制
8
作者 范锦宇 唐利纲 +1 位作者 王磊 王一听 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期43-50,共8页
本文研究了在环境扰动和执行器饱和影响下,受到状态约束的动力定位(Dynamic Positioning, DP)船的轨迹跟踪问题。首先,针对未知环境扰动的影响,构造了一种基于积分滑模和固定时间控制的连续固定时间扰动观测器(Fixed-time Disturbance O... 本文研究了在环境扰动和执行器饱和影响下,受到状态约束的动力定位(Dynamic Positioning, DP)船的轨迹跟踪问题。首先,针对未知环境扰动的影响,构造了一种基于积分滑模和固定时间控制的连续固定时间扰动观测器(Fixed-time Disturbance Observer, FTDO)。其次,采用带辅助变量的抗饱和补偿器来处理指令控制力和实际控制力之间不一致的问题。再次,基于tan型障碍李雅普诺夫函数(Barrier Lyapunov Function, BLF)和神经网络(Radial Basis Function Neural Network, RBFNN)开发了一种具有状态约束的自适应控制律来跟踪期望轨迹。最后,通过仿真验证了提出的DP船观测器和控制器的有效性。 展开更多
关键词 动力定位 自适应控制 执行器饱和 环境扰动
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船舶动力定位非线性模型预测控制 被引量：1
9
作者 张泉 郭晨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期129-135,共7页
针对受船舶运动状态和推力饱和约束影响的动力定位控制问题,本文提出了一种非线性模型预测控制方法。依据多面体描述理论建立了船舶动力定位多面体描述偏差模型,针对上述模型采用线性矩阵不等式设计非线性模型预测控制器中的终端要素,... 针对受船舶运动状态和推力饱和约束影响的动力定位控制问题,本文提出了一种非线性模型预测控制方法。依据多面体描述理论建立了船舶动力定位多面体描述偏差模型,针对上述模型采用线性矩阵不等式设计非线性模型预测控制器中的终端要素,并证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明:设计的控制器能在满足约束条件和受环境干扰条件下快速控制船舶稳定在计划航向和计划船位,验证了控制器的有效性和本质鲁棒性。 展开更多
关键词 动力定位 模型预测控制 约束满足问题 运动控制 多面体描述系统 线性矩阵不等式 终端约束 渐进稳定性
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基于BAS的模糊PID解耦算法在船舶动力定位中的应用
10
作者 耿骏杰 孟帅 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第6期13-19,共7页
模糊PID应用于船舶动力定位控制时,因无法保证量化比例因子选取到最优值可能限制控制性能。基于某动力定位船舶的三自由度运动模型,利用串联补偿解耦算法消除船舶横荡与首摇控制量的相互影响,选取纵荡与横荡的时间乘绝对误差积分(Integr... 模糊PID应用于船舶动力定位控制时,因无法保证量化比例因子选取到最优值可能限制控制性能。基于某动力定位船舶的三自由度运动模型,利用串联补偿解耦算法消除船舶横荡与首摇控制量的相互影响,选取纵荡与横荡的时间乘绝对误差积分(Integrals of Time-weighted Absolute Error,ITAE)之和为目标函数,尝试利用天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search algorithm,BAS)对模糊PID中的量化比例因子进行优化。利用Matlab/Simulink,采用PID、模糊PID、基于BAS的模糊PID等3种控制策略,对定点定位工况下动力定位船舶在无干扰和瞬时干扰条件运动响应进行仿真。研究发现,相比于PID和模糊PID,基于BAS的模糊PID在纵荡和横荡运动控制上可显著提高控制精度并减少超调量,进而可改善动力定位系统性能。 展开更多
关键词 动力定位 模糊PID 解耦控制 天牛须搜索算法
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动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术 被引量：1
11
作者 柯金丁 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第9期151-155,共5页
为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮... 为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮缘的输出功率,采用无量纲方式处理动力定位船舶推进器间隙流动损耗,计算推进器水动力参数,获取推进器轴系振动加速度频谱特征,实现动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制。实验结果表明,间隙尺寸越大,推进器敞水效率越低;柔性密封结构可实现推进器间隙流动控制,增大推进器转子推力系数、扭矩系数,同时不会对推进器敞水效率造成影响;所研究技术使推进器转子轴向、横向加速度幅值明显下降;轮缘长度较大的轮缘间隙结构方案,间隙流动损耗更大。 展开更多
关键词 动力定位船舶 推进器 间隙流动 柔性密封结构 正交试验 敞水效率
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基于动力定位模式下拖曳式挖沟机施工工艺研究 被引量：1
12
作者 王磊 李建楠 +3 位作者 吕伟俊 刘凯 卢正超 尚智敏 《石油和化工设备》 CAS 2024年第9期53-56,共4页
动力定位模式下的海管后挖沟作业,不仅能够降低在管缆分布密集的海域施工作业风险,更能节省船舶起抛锚、移锚等工作时间,是未来海管后挖沟作业的主要发展方向之一。为进一步提升海管后挖沟作业能力,海油工程于2017年投资建造完成动力定... 动力定位模式下的海管后挖沟作业,不仅能够降低在管缆分布密集的海域施工作业风险,更能节省船舶起抛锚、移锚等工作时间,是未来海管后挖沟作业的主要发展方向之一。为进一步提升海管后挖沟作业能力,海油工程于2017年投资建造完成动力定位挖沟船——HYSY295,并于2018年正式投入渤海海域海管后挖沟作业。为确保该船首次挖沟作业的顺利实施,挖沟专业技术人员先期开展了船舶调研、海试作业等工作,并针对HYSY295与浅水射流式挖沟机(喷射拖曳式挖沟机)搭配使用问题,开展了专项技术攻关和方案编制工作,有力保障了HYSY295船首次挖沟作业顺利实施。该项新工艺应用于蓬莱19-3油田1/3/8/9区综合调整项目,成功完成新建井口平台(WHPV、WHPG)、中心平台(CEPB)和老平台(RUP)之间新建2条混输管道、2条注水管道,总计约11.8公里的后挖沟作业。 展开更多
关键词 动力定位模式 拖曳式挖沟机 海管后挖沟
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动力定位操作员模拟器培训初探
13
作者 王新辉 陈丽宁 《航海教育研究》 2016年第3期59-61,共3页
介绍动力定位操作员适任培训的四个阶段的流程以及动力定位模拟器的功能,结合适任培训流程和动力定位模拟器的功能,对动力定位操作员模拟器培训进行研究,分析了模拟器培训的主要内容和评估模式。
关键词 动力定位船舶 动力定位操作员 动力定位模拟器
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水深对动力定位能力的影响
14
作者 刘鹏 邹康 桂满海 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第8期31-36,共6页
在作业过程中,海工船需应对不同水深的海域,而水深对流力和波浪力有影响。针对这一问题,对比5个水深下的环境载荷,并应用二次规划算法求解推进器最大功率利用率,进而分析水深对动力定位能力的影响。结果表明,随着水深的减小,流力和平均... 在作业过程中,海工船需应对不同水深的海域,而水深对流力和波浪力有影响。针对这一问题,对比5个水深下的环境载荷,并应用二次规划算法求解推进器最大功率利用率,进而分析水深对动力定位能力的影响。结果表明,随着水深的减小,流力和平均波浪漂移力均呈上升趋势。不同水深下波浪力的差异集中在0.5~1.5 rad/s的波频范围,谐摇会显著增加其对应的艏摇力矩。横浪下,动态载荷的影响已不可忽略,且合力矩的方向由风力主导。环境载荷的变化直接影响了推进器的使用功率。船舶的动力定位能力受首部伸缩推功率的限制,对应100°浪向。当水深为15 m时,该推进器处于满负荷状态;随着水深增至50 m,功率利用百分数降至约60%。因此,对于现有吃水条件,当水深小于20 m,环境载荷和推进器功率骤增,对动力定位的安全性提出了极大挑战;超过40 m后,水深的影响已不再明显,可近似视为无限水深。 展开更多
关键词 水深 动力定位 平均波浪漂移力 动态载荷
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具有未知谐波干扰的船舶动力定位自适应控制
15
作者 李磊 王瑞 +2 位作者 巩庆涛 胡鑫 滕瑶 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期76-81,共6页
针对具有未知谐波干扰的船舶动力定位控制问题,设计自适应干扰抵消控制策略。海洋环境扰动被表示为参数未知且系统矩阵所有特征值位于虚轴上外部系统的输出向量,构造观测器提供外部系统状态向量的在线估计值,使船舶扰动补偿转化为自适... 针对具有未知谐波干扰的船舶动力定位控制问题,设计自适应干扰抵消控制策略。海洋环境扰动被表示为参数未知且系统矩阵所有特征值位于虚轴上外部系统的输出向量,构造观测器提供外部系统状态向量的在线估计值,使船舶扰动补偿转化为自适应控制问题。利用自适应动态面控制设计干扰抵消控制律,指令滤波器和辅助动态系统被引入降低输入饱和的影响。理论证明控制律能够使得船舶位置和航向角保持在期望值上,同时保证闭环动力定位控制系统所有信号一致最终有界。仿真结果验证了自适应干扰抵消控制的有效性。 展开更多
关键词 船舶 动力定位 自适应内模观测器 指令滤波器 动态面控制
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基于事件触发机制的动力定位系统神经自适应控制
16
作者 孙创 覃月明 +1 位作者 夏天 夏国清 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期198-203,共6页
针对含模型参数不确定和环境干扰的水面船动力定位控制问题,本文提出了一种基于事件触发机制的神经自适应控制算法。结合径向基函数神经网络和最小学习参数算法设计自适应项补偿环境干扰和模型参数不确定。设计的自适应项仅有3个在线学... 针对含模型参数不确定和环境干扰的水面船动力定位控制问题,本文提出了一种基于事件触发机制的神经自适应控制算法。结合径向基函数神经网络和最小学习参数算法设计自适应项补偿环境干扰和模型参数不确定。设计的自适应项仅有3个在线学习参数,减少了传统神经网络自适应技术的参数学习个数。再结合动态面控制技术和事件触发机制设计动力定位控制器,其中引入一种事件触发机制降低控制器到执行机构的信息传输负担,同时降低执行机构的动作次数。使用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。通过仿真试验和对比分析验证了提出控制律的有效性。 展开更多
关键词 动力定位系统 动态面控制 事件触发机制 最小学习参数 神经网络
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动力定位船舶运营中的节能方法
17
作者 陈帅 王靖凯 +3 位作者 逯鹏涛 程相埔 徐建 冯永申 《船舶与海洋工程》 2024年第3期25-28,共4页
动力定位船舶在实际作业过程中需采用冗余模式保证自身的安全性,但这会增加燃油消耗。对此,开展动力定位船舶运营中的节能方法研究,在保证船舶安全冗余的同时,减少其燃油消耗。研究认为,针对动力定位船舶的不同工况,可通过优化电力管理... 动力定位船舶在实际作业过程中需采用冗余模式保证自身的安全性,但这会增加燃油消耗。对此,开展动力定位船舶运营中的节能方法研究,在保证船舶安全冗余的同时,减少其燃油消耗。研究认为,针对动力定位船舶的不同工况,可通过优化电力管理系统设置和合理配置动力定位系统参数等方法达到节省燃油的目的。实践结果表明,这些方法实用且有效,有助于动力定位船舶实现经济运行和环境保护。 展开更多
关键词 动力定位 冗余 燃油消耗 节能
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海洋石油铺管船动力定位系统设计论证
18
作者 李昂 李文成 +2 位作者 田宝华 黄海滨 胡登方 《石油和化工设备》 CAS 2024年第12期192-195,共4页
海洋石油铺管船作为国家海洋强国战略重要保障资源,用以保障国内海洋油气增储上产。目前市场上具备动力定位能力的铺管船一般为DP2或DP3级,DP3级动力定位系统需满足单个机舱失效时能够保证一定的定位能力。本文主要通过动力定位能力需... 海洋石油铺管船作为国家海洋强国战略重要保障资源,用以保障国内海洋油气增储上产。目前市场上具备动力定位能力的铺管船一般为DP2或DP3级,DP3级动力定位系统需满足单个机舱失效时能够保证一定的定位能力。本文主要通过动力定位能力需求以及推进器配置方案来介绍铺管船的动力定位方案。 展开更多
关键词 铺管船 动力定位 机舱 推进器
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闭环动力定位系统高级发电机保护策略
19
作者 国世乾 王文军 陈勇 《船舶》 2024年第5期61-68,共8页
为实现节能减排、经济运营并提高配电网络的可靠性、灵活性,越来越多的动力定位船舶在配电网络的设计中选择使用闭环电力网络系统。挪威船级社、美国船级社、中国船级社等也陆续在规范与指南中针对闭环电网的设计提出相应的检验要求,其... 为实现节能减排、经济运营并提高配电网络的可靠性、灵活性,越来越多的动力定位船舶在配电网络的设计中选择使用闭环电力网络系统。挪威船级社、美国船级社、中国船级社等也陆续在规范与指南中针对闭环电网的设计提出相应的检验要求,其中高级发电机保护是各船级社对闭环电网可靠性考核的重点之一。该文基于高级发电机保护的规范要求,从典型电网故障入手,结合目前实际应用情况,分析高级发电机保护的设计要点,可为后续闭环电网设计提供参考。 展开更多
关键词 动力定位 闭环电网 高级发电机保护
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海工船动力定位能力分析系统研究与应用 被引量：7
20
作者 李军 方泉根 龚少军 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第1期120-125,共6页
结合IMCA相关规范,介绍预估船舶动力定位能力的方法,阐述动力定位能力的计算流程,分析常见的风、流系数的区别与适用范围,给出适用于海洋工程辅助船的风力及水流力计算系数,编制船舶动力定位能力分析系统。以海洋工程辅助船为对象,预估... 结合IMCA相关规范,介绍预估船舶动力定位能力的方法,阐述动力定位能力的计算流程,分析常见的风、流系数的区别与适用范围,给出适用于海洋工程辅助船的风力及水流力计算系数,编制船舶动力定位能力分析系统。以海洋工程辅助船为对象,预估其最大动力定位能力及在定海况下各桨推力使用情况,分析各类型系数在计算中的结果,并结合试验验证该系统的可靠性。 展开更多
关键词 船舶工程 动力定位 动力定位能力曲线 海洋工程辅助船
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引证文献
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