海工多用途船动力定位系统控制方法研究

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1、学校代码：10289分类号：U664.82密级：公开学号：132030047江苏科技大学硕士学位论文海工多用途船动力定位系统控制方法研究研究生姓名薛彩霞导师姓名俞孟蕻申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业控制理论与控制工程论文提交日期2015年12月30日研究方向船舶运动控制论文答辩时间2016年3月17日答辩委员会主席戴跃伟评阅人2016年3月17日分类号：U664.82密级：公开学号：132030047工学硕士学位论文海工多用途船动力定位系统控制方法研究学生姓名薛彩霞指导教师俞孟蕻教授江苏科技大学二○一六年三月AThesisSubmittedinFulfillm

2、entoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheControlMethodforDynamicPositioningSystemofMarineMultipurposeShipsSubmittedbyNameXueCaixiaSupervisedbyProfessorNameYuMenghongJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2016江苏科技大学学位论文原创性声明本人声明所呈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

3、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：摘要摘要随着船舶逐渐向自动化、智能化方向发展，船舶定位系统智能化程度也日益扩大，越来越多的船舶都装配了动力定位系统，与传统的锚泊系统相比，其不受水深限制、机动性能好、反应速度快且定位精确，集智能化设计于一体。本文在“江苏省产学研联合创新资金项目”、“江苏高校高技术船舶协同创新中心/海洋装备研究院资助项目”、“江苏高校优势学科

4、建设工程资助项目”的支持下，以某海工多用途船为研究对象，针对动力定位系统的控制方法进行了探讨和研究，本文研究具有明确的工程应用背景和实用价值，其主要贡献如下：为更加方便地研究船舶动力定位系统，建立水动力数学模型、环境扰动力数学模型以及船舶运动的数学模型；同时利用小波阈值消噪的方法对船舶测量系统输出的数据进行预处理，以获取准确的系统模型参数，并将其应用到模型参数辨识之中。针对船舶系统模型复杂且存在不确定性的特点，选取强跟踪滤波器，克服模型失配情况下，滤波器发散的问题。并通过线性实例仿真，对比了强跟踪滤波和卡尔曼滤波；再针对海工多用途船，设计扩展卡尔曼滤波器和强跟踪滤波器，两个实例的

5、仿真结果都充分验证了强跟踪滤波器在模型失配情况下的优越性。船舶在受外界影响或负载等发生变化时，船舶数学模型无法完全匹配，为保证船舶能精确定位并完成海上作业，采用广义预测控制，其同时具备自适应控制和预测控制的优势，并考虑到广义预测控制滚动优化环节寻优效率低下的问题，提出遗传粒子群优化算法进行寻优，有效地提高了寻优速度和精度。针对海工多用途船设计仿真实验，将普通的广义预测控制器和优化改进的广义预测控制器分别结合强跟踪滤波器，设计出一个完整的定点定位实验，验证了基于遗传粒子群算法的广义预测控制的有效性，对实际工程应用有一定的参考价值。关键词船舶动力定位；小波阈值消噪；参数辨识；强跟踪滤

6、波；遗传粒子群优化算法；广义预测控制IAbstractAbstractWiththegradualdevelopmentoftheshiptothedirectionoftheautomationandintelligent,theintelligentdegreeoftheshippositioningsystemisalsogrowing,moreandmoreshipsareequippedwithaDynamicPositioningSystem,comparedwiththetraditionalmooringsystem,itisnotlimitedtothedept

7、hofwater,andithasgoodmaneuveringperformance,fastreactionspeedandaccuratepositioning,settingintelligentdesigninone.Underthesupportof“JointinnovationfundedprojectofJiangsuProvince”,“JiangsuUniversityHighTechshipcollaborativeinnovationcenter/mar