探索动力定位船舶航迹控制研究及操控界面开发

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1、分类号：——UDC：——密级：编号：工学硕士学位论文动力定位船舶航迹控制研究及操控界面开发硕士研究生：闫志辉指导教师：丁福光教授学位级别：工学硕士学科、专业：交通信息工程及控制所在单位：自动化学院论文提交日期：2008年1月论文答辩日期：2008年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学动力定能船舶航迹控制研究及操控界面开发摘要随着人们对海洋的开发向深海进军，对船舶动力定位系统的需求越来越大，功能要求也越来越高，这就促使科技工作者进行新的技术研究和开发，以满足在民用领域和军事领域的需求。航迹保持作为动力定位的一个重要功能，对其提出的要求也越来越高。本课题的

2、主要任务就是实现高速和低速两种不同方式下的航迹保持和基于Windows操作系统的动力定位操控界面开发。低速航迹保持要求船舶在低速下沿给定航迹运动，使用常规的航迹保持方法很难保证控制效果。本文提出了一种把低速航迹保持转化为定位定向控制的方法，并给出了相应的算法。对于两条航迹之间的航迹切换，本文提出了两种低速航迹切换的策略。然后基于某动力定位船，设计了基于模糊自整定参数PID的纵、横向控制器和基于改进PID算法的艏向控制器，并在不同的情况下进行了仿真试验。试验结果表明本文提出的算法是可行的，能够满足低速航迹保持的要求，并且经过对比，选择出了合适的航迹切

3、换策略。高速航迹保持要求船舶以巡航速度沿着给定航迹运动，本文采用间接控制法，设计了基于模糊自整定参数PID的串级控制器，并且把速度引入控制器作为模糊决策的输叭，然后提出了保证航迹切换平稳的控制策略，最后在不同情况下进行了仿真试验。试验结果表明，本文设计的高速航迹保持控制器能够满足高速航迹保持的要求，由于使用了模糊自整定参数PID方法，并且把速度作为了决策的一个条件，使控制器具有较强的鲁棒性和良好的稳定性。国内在动力定位操控界面的开发一直停留在DOS系统下，本文使用VisualC++开发平台，基于面向对象编程的思想，开发了Windows平台下的动力定

4、位操控界面，具有良好的可视性和灵活的扩展性。软件使用了内存画布、串口通讯等技术，有效的实现了动力定位操控功能和状态豁视功能。关键词：动力定位；航迹保持：模糊PID：操控界而l哈尔滨．1：程大学硕士学位论文动力定位船舶航迹控制研究及操控界面开发AbstractNowadays，people’Sresearchabouttheoceanisgoingintothebluewater．Theneedforthehighperformancedynamicpositioningsystem(DPS)isbecomingmoreandmoreexigent．

5、Forthisreason,researchersarecontinuouslymakinggreateffortstostudynewtechniquestomeetthedemandinbothcivilandmilitaryfield．AsanimportantfunctioninDPS一一track-keeping，therequiredperformancestandardforitisbecominghigherandhigher．Themaincontributionofthisdissertationisamethodforbett

6、erperformanceinbothhighspeedandlowspeedshiptrajectorycontrol，bydevelopinganewtrack-keepingcontroller．Besidethis，thedissertationalsogivesanewmethodforthedesignofaDPSmanipulationinterfacewhichCanrunundertheWindowsOS．Lowspeedtrack—keepingfunctionisaimatkeepingshipmovingaccurately

7、alongthesetshiptrajectoryunderlowspeedcondition．Butnormally,commonmethodCan’tfulfiltherequiredcontrolaccuracy．Thisdissertationgivesanewmethodandthecorrespondingalgorithmwhichisusefulunderthelowspeedcondition，itchangethetrack-keepingtothepositioningfindingandthedirectionfinding

8、．Inordertosolvethetrack-switchproblembetweentwosegmentsofthes