起重船动力定位系统控制技术研究

《起重船动力定位系统控制技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10289分类号：U664.82密级：公开学号：149030046江苏科技大学专业硕士学位论文（全日制专业学位）起重船动力定位系统控制技术研究研究生姓名金月导师姓名俞孟蕻申请学位类别工程硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业控制工程论文提交日期2017年04月13日研究方向船舶运动控制论文答辩时间2017年06月09日答辩委员会主席姜文刚评阅人2017年6月6日分类号：U664.82密级：公开学号：149030046工学硕士学位论文起重船动力定位系统控制技术研究学生姓名金月指导教师俞孟蕻教授江苏科技大学二○一七年六月AThesi

2、sSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheControlTechnologyforDynamicPositioningSystemofFloatingCranesSubmittedbyNameJinYueSupervisedbyProfessorNameYuMenghongJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2017江苏科技大学学位论文原创性声明本人声明所呈

3、交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：江苏科技大学学位论文版权使用授权书江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电

4、子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。本学位论文属于：(1)保密，在年内解密后使用本授权书。(2)不保密。研究生签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要海洋事业的发展步伐一直在加快，人们开始注重深海的开发，在海洋工程建设过程中，起重船是一个不可或缺的重要部分。起重船作业环境复杂，随着起重船的大型化，起重操作过程中发生危险的可能性变大，因此为了保证起重船作业时的安全性和平稳性，提高作业效率，对动力定位的性能要求越来越苛刻。本文以1000t起重船为研究对象，针对起重船的作业特点，分别设计了新型自抗

5、扰控制器和基于扩张观测器的自适应反演滑模控制器来实现起重船运动的平稳控制。本文在ThorI.Fossen所提出的船舶动力定位系统运动模型的基础上，降低起重船模型的复杂度，仅考虑吊物系统对船体的影响，建立了三自由度的起重船数学模型，并且根据球摆模型建立了吊索张力的数学模型。然后针对海洋环境（风、浪、流）作用力和力矩建立了环境扰动力的数学模型。阐述了自抗扰控制器的工作原理和组成部分，针对自抗扰控制器在实际工程运用中参数调整难度大的问题，研究了线性自抗扰控制器。为了进一步提高线性自抗扰控制器的动态性能，结合线性与非线性跟踪微分器的优点，设计了

6、能够较好跟踪微分信号的改进跟踪微分器，从而构成新型线性自抗扰控制器。仿真实验结果表明，相比于传统的线性自抗扰控制器，基于改进跟踪微分器的线性自抗扰控制器有较强的鲁棒性和抗扰性。针对起重船动力定位系统易受到外部环境干扰以及船舶模型参数无法确定的问题，设计了基于扩张观测器的自适应反演滑模控制器。将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计，首先利用扩张观测器估计系统的未知状态及不确定项，然后在外环的自适应反演滑模控制器中进行补偿，最后用Lyapunov方法证明系统的稳定性。通过船舶定点控制仿真实验表明，基于扩张状态观测器的自适应反演滑模控制器具

7、有较强的鲁棒性和控制性，能够有效抑制传统滑模控制的抖振问题，益于船舶工程应用。关键词：起重船；动力定位；自抗扰控制器；跟踪微分器；滑模控制；自适应控制；反演控制IAbstractAbstractWiththecontinuousdevelopmentofthemarineindustryandtheexplorationoftheoceangraduallyexpandingtothedeepsea,floatingcranehasbecomeanindispensablepartofthemarineengineeringfacili

8、ties.Theoperatingenvironmentoffloatingcraneiscomplex,whichincreasedlikelihoodofdanger.Inordertoensureth