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基于新型TSM的船舶动力定位系统控制研究 被引量:1
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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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基于强化学习的锚泊辅助动力定位系统定位点选取方法
2
作者 蒋旭 王磊 王一听 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期41-51,共11页
海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗。为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的... 海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗。为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的决策。该方法通过直接和间接学习更新Q函数,并且通过支持向量回归来近似环境模型的奖励函数。仿真结果表明,该方法能够在未知和随机环境中通过持续的规划、执行和学习成功地确定最优定位点,且可以有效加快决策代理的学习速度。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位系统 定位点优化 强化学习 基于模型 导航控制
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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 被引量:2
3
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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船舶动力定位系统 被引量:24
4
作者 郑荣才 宋健力 +2 位作者 黎琼 吴园园 窦玉宝 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期495-499,共5页
随着深海技术的不断发展,动力定位系统的在海洋工程上得到广泛应用。动力定位系统通过其控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力,从而使船舶保持在确定的位置上或沿预期的航迹航行。本文在分析了国际海事组织和... 随着深海技术的不断发展,动力定位系统的在海洋工程上得到广泛应用。动力定位系统通过其控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力,从而使船舶保持在确定的位置上或沿预期的航迹航行。本文在分析了国际海事组织和国际海洋工程承包商协会对动力定位系统定义及分级要求的基础上,阐述了国外船舶动力定位系统的发展及其应用状况,分析了动力定位系统的组成和工作原理,研究了动力定位系统的各种约束、控制策略、控制技术、推力分配等关键技术,指出动力定位系统精度取决于控制系统和测量系统性能,并提出了发展国产动力定位系统应采用的途径。 展开更多
关键词 动力定位系统 推力分配 测量系统 控制系统
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船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制 被引量:11
5
作者 杜佳璐 李文华 +1 位作者 郑凯 于双和 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期70-75,91,共7页
针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非... 针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性. 展开更多
关键词 船舶 动力定位系统 非线性 观测器 串级系统理论 输出反馈
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基于模糊控制的船舶动力定位系统设计与仿真 被引量:19
6
作者 李和贵 翁正新 施颂椒 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期42-44,共3页
就船舶动力定位中模糊控制的应用进行了研究 ,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定 ,为进一步的船舶动力定位打下基础。对船舶纵荡运动进行了控制与仿真 ,并对所设计的船舶动力定位系统的硬件及软件系统作了简要的介绍。仿真... 就船舶动力定位中模糊控制的应用进行了研究 ,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定 ,为进一步的船舶动力定位打下基础。对船舶纵荡运动进行了控制与仿真 ,并对所设计的船舶动力定位系统的硬件及软件系统作了简要的介绍。仿真结果表明 ,所设计的模糊控制器能对船舶的动力定位实施有效的控制。船舶动力定位系统的试验正在进行中。 展开更多
关键词 船舶动力定位系统 知识库 模糊控制 仿真 去模糊化
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动力定位系统的推力系统设计 被引量:4
7
作者 程俊勇 杨建民 +1 位作者 肖龙飞 赵志高 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2002年第4期58-62,共5页
在总结前人研究成果以及动力定位系统实例的基础上,提出推力系统设计方案,将之应用于动力定位系统的模型试验,并通过初步的动力定位模型试验验证了所设计的推力系统的有效性。
关键词 动力定位系统 推力系统 模型试验 船舶制造
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船舶动力定位系统虚拟仿真实验平台 被引量:5
8
作者 袁伟 陈红卫 俞孟蕻 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2015年第4期68-71,共4页
给出了动力定位系统虚拟仿真实验平台的体系结构、硬件组成、交互仿真信息流、船舶虚拟三维运动显示、船舶模型、海洋环境模型,基于该虚拟仿真实验平台在船舶动力定位系统作业时进行了仿真试验,试验结果表明所设计的试验平台可以实现动... 给出了动力定位系统虚拟仿真实验平台的体系结构、硬件组成、交互仿真信息流、船舶虚拟三维运动显示、船舶模型、海洋环境模型,基于该虚拟仿真实验平台在船舶动力定位系统作业时进行了仿真试验,试验结果表明所设计的试验平台可以实现动力定位系统的动态模拟。该平台为研究船舶运动控制技术、计算机控制技术综合实验提供了试验平台,还对降低实船调试成本和风险、提高实船海试效率,具有积极的作用。 展开更多
关键词 船舶 动力定位系统 虚拟实验平台 实时交互
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现代船舶动力定位系统设计 被引量:12
9
作者 李文魁 陈永冰 +1 位作者 田蔚风 蒋志营 《船海工程》 北大核心 2007年第5期77-79,共3页
围绕现代动力定位系统的设计问题,讨论系统的构建、数学建模、控制器设计和推力器的推力分配,重点给出了基于扩展Kalman滤波的动力定位LQG控制器设计算法。
关键词 船舶动力定位系统 系统设计 扩展卡尔曼滤波 线性二次高斯型
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动力定位系统在大洋富钴结壳调查中的应用 被引量:5
10
作者 何水原 罗伟东 +2 位作者 于彦江 肖昌荣 王俊珠 《海洋地质前沿》 2015年第10期57-64,共8页
大洋富钴结壳资源调查受到海流、风力、波浪等外界作力影响,导致调查效率低,调查定位精度下降,甚至损坏调查设备。动力定位系统能让调查船舶长时间保持在某点上,让船舶极低速保方航行,或跟随水下调查设备航行,从而克服外界因素对调查的... 大洋富钴结壳资源调查受到海流、风力、波浪等外界作力影响,导致调查效率低,调查定位精度下降,甚至损坏调查设备。动力定位系统能让调查船舶长时间保持在某点上,让船舶极低速保方航行,或跟随水下调查设备航行,从而克服外界因素对调查的影响,保障调查安全。介绍了动力定位系统原理和主要功能及大洋富钴结壳主要调查手段,分析了动力定位系统在海底摄像、深海拖网、海底浅钻、重力活塞取样、ROV等手段中的应用,得出该系统在大洋富钴结壳调查应用中能提高工作效率、调查安全性和定位精度,以确保调查者更真实地获得海底资源资料的结论。 展开更多
关键词 动力定位系统 富钴结壳调查 大洋资源调查
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采用动态禁止角的动力定位系统推力分配策略(英文) 被引量:4
11
作者 李博 王磊 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1024-1034,共11页
动力定位系统利用推力分配策略将总推力需求分配到多个推进器上。为了避免由推进器尾流造成的推进器之间的水动力干扰,通常会在推力分配策略中设置推进器回转方向的禁止角。全回转推进器水动力干扰试验的结果显示,推进器之间水动力干扰... 动力定位系统利用推力分配策略将总推力需求分配到多个推进器上。为了避免由推进器尾流造成的推进器之间的水动力干扰,通常会在推力分配策略中设置推进器回转方向的禁止角。全回转推进器水动力干扰试验的结果显示,推进器之间水动力干扰的程度前后随推进器的相对转速而变化。以模型试验的数据为基础,文章首次提出了动态禁止角的概念和数学模型。通过在推力分配策略中设置动态禁止角,回转方向的禁止角将随推进器的相对转速变化而进行调整,从而完全避免推进器之间的水动力干扰问题。动力定位系统的数值模拟结果显示新的推力分配策略可以给出更合理的分配结果。 展开更多
关键词 动态禁止角 动力定位系统 推进器水动力干扰
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深水半潜式钻井平台DP3动力定位系统设计和应用 被引量:21
12
作者 窦培林 袁洪涛 +1 位作者 宋金扬 孔维文 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2010年第4期117-121,共5页
海洋石油气开采向着更深的水域和更恶劣的环境进军,随着水深的增加,传统的锚泊定位系统因锚链重量的增加和平台甲板可变载荷的减少已不能满足深水海洋石油气勘探开采装置的定位要求,代之以数字计算机控制技术的动力定位系统(DP3)。其通... 海洋石油气开采向着更深的水域和更恶劣的环境进军,随着水深的增加,传统的锚泊定位系统因锚链重量的增加和平台甲板可变载荷的减少已不能满足深水海洋石油气勘探开采装置的定位要求,代之以数字计算机控制技术的动力定位系统(DP3)。其通过不断地检测平台实际位置与目标位置的偏差,产生控制指令并通过控制系统分配到对应的推进器上,使平台保持在设定的位置上或沿设定的轨迹运动。针对某3 000 m深水半潜式钻井平台项目,对DP3动力定位系统的设计和应用进行了介绍,并对平台的动力定位系统和辅助系统进行了FMEA分析。 展开更多
关键词 半潜式钻井平台 动力定位系统 DP3 共效模式和影响分析
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模糊PID控制在船舶动力定位系统中的应用 被引量:8
13
作者 陈珊珊 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第3期119-121,129,共4页
根据建立的船舶横荡、纵荡和首摇3种自由度的低频运动模型,并结合模糊控制理论和经典PID控制方法,设计出基于船舰动态过程的PID参数模糊自整定控制器。经过Matlab仿真验证,所设计的智能控制器控制品质高,鲁棒性强,能对船舶进行有效定位。
关键词 动力定位系统 模糊控制 PID
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基于无线传感器网络的船舶动力定位系统的研究 被引量:3
14
作者 袁荣健 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第6X期61-63,共3页
随着海洋开发领域的扩大,对船舶航行及停泊位置精确要求越来越严,动力定位系统成为大型船舶必不可少的设备之一。船舶动力定位系统通过传感器采集自身的动力状态及周围环境数据,再通过数据融合确定所需的推进力。针对采集数据分布广、... 随着海洋开发领域的扩大,对船舶航行及停泊位置精确要求越来越严,动力定位系统成为大型船舶必不可少的设备之一。船舶动力定位系统通过传感器采集自身的动力状态及周围环境数据,再通过数据融合确定所需的推进力。针对采集数据分布广、类型多样的特性,利用无线传感网络分布式结构具有较好的处理性能。本文研究大型船舶动力定位系统数学模型,在此基础上设计基于无线传感网络的数据融合处理系统,最后进行仿真。 展开更多
关键词 无线传感网络 数据融合 动力定位系统
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人工智能优化算法的舰船动力定位系统故障识别 被引量:2
15
作者 薛景 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第18期115-117,共3页
传统的故障识别智能算法中,由于参数具有不确定性,影响不同类型故障的识别精度。为此,本文设计一种新的用于舰船动力定位系统故障识别的人工智能优化算法。首先分析双坐标系下舰船的运动特征并利用数学公式进行表述,按照不同的分类标准... 传统的故障识别智能算法中,由于参数具有不确定性,影响不同类型故障的识别精度。为此,本文设计一种新的用于舰船动力定位系统故障识别的人工智能优化算法。首先分析双坐标系下舰船的运动特征并利用数学公式进行表述,按照不同的分类标准对动力定位系统的故障进行分类,采用粒子群优化SVM参数,设计故障识别算法流程,采用不同的SVM识别模型对动力定位系统中出现的故障进行识别。为了验证实际的故障识别方法具有一定的有效性,基于动力定位系统中的电罗经故障设计了仿真实验,实验中设计了冲击故障、偏差故障、恒定值故障,实验结果表明,设计的故障识别方法相对于DE算法和PSO算法具有更好的识别准确率。 展开更多
关键词 人工智能优化算法 动力定位系统 故障识别 粒子群优化 支持向量机
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非线性观测器在船舶动力定位系统DP的应用 被引量:2
16
作者 李君 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第16期208-210,共3页
船舶动力定位系统DP是保证船舶作业安全性的关键技术,在错综复杂的海洋环境中,将非线性观测器应用到DP系统,能够过滤船舶测量信号噪声,提升DP系统的控制性能。传统的锚泊定位系统存在诸多缺点,随着抛锚难度的增加,系统定位的准确性也会... 船舶动力定位系统DP是保证船舶作业安全性的关键技术,在错综复杂的海洋环境中,将非线性观测器应用到DP系统,能够过滤船舶测量信号噪声,提升DP系统的控制性能。传统的锚泊定位系统存在诸多缺点,随着抛锚难度的增加,系统定位的准确性也会随之下降。为解决这一问题,本文构建船舶动力定位系统DP数学模型,提出了非线性观测器的设计与参数确定方法,通过仿真实验证实非线性观测器在动力定位系统DP中能够保证船舶定位的精准性,准确估算船舶环境扰动力。 展开更多
关键词 非线性观测器 动力定位系统 三自由度 粒子群算法
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Kalman滤波器在船舶动力定位系统中的应用 被引量:1
17
作者 陈施奇 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第14期73-75,共3页
近年来,世界各国对海洋资源的探索不断深入,为了开发海洋丰富的化石燃料等自然资源,世界上的发达国家建设了大量的海洋工程,同时,对海上作业平台和舰船的定位精度和稳定性的要求越来越高。动力定位系统随时受到海上环境的干扰作用力,是... 近年来,世界各国对海洋资源的探索不断深入,为了开发海洋丰富的化石燃料等自然资源,世界上的发达国家建设了大量的海洋工程,同时,对海上作业平台和舰船的定位精度和稳定性的要求越来越高。动力定位系统随时受到海上环境的干扰作用力,是一个非线性运动系统,借助自身推进力抵消环境中的干扰作用力,干扰作用力可以分为低频和高频干扰,因此,干扰作用力的滤波在船舶动力定位系统具有重要意义。本文重点介绍一种Kalman滤波算法,基于船舶动力系统的运动模型,研究了动力定位系统的干扰作用力滤波流程。 展开更多
关键词 动力定位系统 KALMAN 滤波
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船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究 被引量:1
18
作者 王慧 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第2期28-30,共3页
传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中... 传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。 展开更多
关键词 船舶动力定位系统 数学建模 定位控制器 仿真
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非线性估计滤波器在船舶动力定位系统的应用
19
作者 周静 谭亮 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第7X期82-84,共3页
随着人类对海洋资源开发规模的不断提高,远洋航运和远洋资源开发成为国民经济中的重要组成部分,由于传统的船舶抛锚系泊方式具有海上定位精度差、成本高、稳定性差等缺点,难以满足远洋舰船的海上定位需求。动力定位技术是利用舰船四周... 随着人类对海洋资源开发规模的不断提高,远洋航运和远洋资源开发成为国民经济中的重要组成部分,由于传统的船舶抛锚系泊方式具有海上定位精度差、成本高、稳定性差等缺点,难以满足远洋舰船的海上定位需求。动力定位技术是利用舰船四周的推进器和船舶动力控制器等装置,产生具有一定方向和大小的推进作用力,抵消海风、海浪等干扰作用力和力矩,使船舶的定位精度和稳定性显著改善。本文的研究对象是船舶动力定位系统,详细介绍了一种非线性估计滤波器的工作原理,并研究了该滤波器在舰船动力定位系统的应用。 展开更多
关键词 动力定位系统 非线性估计滤波器 动力控制器
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BDS精密单点定位在海洋石油钻井平台动力定位系统的应用研究 被引量:7
20
作者 罗幼安 蒋爱国 +3 位作者 杨福鑫 张洁 何东旭 许英龙 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2022年第4期111-116,共6页
深水动力定位(DP)石油钻井平台依赖于高精度的位置参考基准,精密单点定位(PPP)技术是提供海上高精度位置服务的首选方式。目前海上石油钻井平台DP系统所需的高精度位置参考基准以GPS为主。随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网,BDS... 深水动力定位(DP)石油钻井平台依赖于高精度的位置参考基准,精密单点定位(PPP)技术是提供海上高精度位置服务的首选方式。目前海上石油钻井平台DP系统所需的高精度位置参考基准以GPS为主。随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网,BDS实时PPP必将为全海域作业提供自主高精度的位置参考基准。本文就自主研制的BDS实时PPP产品开展实船应用研究,并接入南海作业的某DP系统。结果表明,相比于国外同类产品,收敛后的三维位置差异性小于50 cm,接入DP系统后BDS与GPS信息所占的权值一致,验证了BDS单系统实时PPP在海洋石油钻井平台DP系统应用的可行性。 展开更多
关键词 精密单点定位 北斗卫星导航系统 动力定位系统 半潜钻井平台 深水油气开发
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