基于ADRC的水面船舶动力定位控制技术及仿真研究.pdf

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1、控制理论与应用自动化技术与应用》2010年第29卷第3期ControlTheo~andApplications基于ADRC的水面船舶动力定位控制技术及仿真研究谢洪艳，谈世哲(中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛266100)摘要：针对受扰环境下水面船舶的动力定位问题，提出了基于自抗扰控制方法的水面船舶动力定位控制方法；针对水面船舶存在的不确定性和扰动复杂等情况，建立了强风、浪等扰动条件下，实现船舶动力定位的自抗扰控制算法；同时对船舶的艏向角进行了仿真、比较与分析。仿真结果表明，这种方法对对船舶的动力定位实施的可行性及有

2、效性。关键字：动力定位；自抗扰；仿真中图分类号·：TP273．2文献标识码：A文章编号：10037241(2010)03—000504TheResearchandSimulationofADRCBasedOnSurfaceShipsDynamicPositioningControIMethodXIEHong-yan，TANShi-zhe(SignalandInformationProcessingspecialityMasterOegreeCandidateofOUCCoHegeofInformationSciencean

3、dEngineering，Qingckm266100China)Abstract：Aimingatthedisturbedenviromentfortheship’Sdynamicpositioningsurfaceofthewaterproblem，amethodofADRCbasedonsurfaceshippositioningcontrolisproposed．Aimingatthesurfaceshipsfortheexistenceuncertaintiesanddisturbances，adynamicpos

4、itioningofADRCalgorithmissetup．Thesimulationresuitsshowthatthismethodofdynamicpositioningofshipsisfeasibilityandeffectivenessoftheimplemetation．Keywords：dynamicPosiitiioning；ADRC；simulink在非线性PID基础上针对强干扰和不确定系统提出的1引言一种新型控制技术，具有较强的鲁棒性，适应性，具有强动力定位技术就是通过电脑传输，只需几分钟的时大的非

5、线性处理能力和工程实用性。通过对水面船舶间，就把航行中的船稳稳地停在预定的位置。自抗扰控制技术的研究，来解决非线性，时变性，模型的本文将研究一种基于PID控制器设计方法与现代不确定性以及海洋环境变化，未知随机干扰等条件下的控制理论相关结论的新型控制器一自抗扰控制器。该船舶控制问题。控制器能够把系统中的各种不确定因素归为对系统的扰动，再利用控制器的一个特殊环节加以抑制，可以取得很好的控制效果⋯1。2船舶系统模型2．1船舶动力定位系统模型自抗扰控制技术是近年来发展的一种控制理论，是所谓船舶动力定位系N(DynamicPosit

6、ioningSystems，简称DPS)，是指利用推力器来控制船舶位置及艏向的系统，它由传感器、控制器和推力器三大部分组成【引，如图收稿日期：2009—09—14自动化技术与应用》2010年第29卷第3期控制理论与应用ControlTheoryandApplications1所示。JZz一一绕z纵的附加转动惯量。3自抗扰控制系统原理自抗扰控制技术的基本思想是将系统中含有的非线性动态模型，不确定外部扰动视为扩张状态加以观测，并自动补偿对象模型的内扰和外扰，再使用非线性组和来提高其闭环系统的控制性能。通过将船舶的不图1动力定位

7、系统框图确定动态模型和海洋环境变化，未知的干扰统一归结为在船舶动力定位系统中，由传感器测得船舶的位置系统的“总扰动”，通过估计并给予补偿，建立非线性状及艏向值，然后与设定值进行比较运算，将位置及艏向态误差反馈控制律来完成对船舶的控制，这种方法具有角的偏差值输入到控制器，控制器经过运算产生控制指较强的鲁棒性，适应性，具有强大的非线性处理能力和令，经过推力非配逻辑进行推力分配后，传送给执行推工程实用性。力机构推力器，推力器产生的力和力矩来抵抗外界环境3。1水面船舶自抗扰控制方法的研究的力和力矩，使船舶保持在要求的位置及艏向上。

8、自抗扰控制针对一类不确定非线性系统，具有较强2．2船舶的低频运动模型的鲁棒性和适应性，具有优良的控制品质。在一般情况由于高频运动不引起船舶的位移，只引起振荡，所以下，受未知干扰w(t)作用的非线性，时变，不确定i2阶对控制器只控制低频运动，现在来介绍船舶的低频运动模象可以表达为：y=f(y，Y’，⋯，y