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1、第35卷第5期舰船科学技术Vol.35,No.52013年5月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYMay,2013海洋工程船推力分配策略祝庆庆,俞孟蕻,卢佳佳,韦华(江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江212003)摘要:阐述一种处理全回转推进器之间水动力干扰问题的方法。推力分配策略以能量消耗低、首向最优、推力误差小、最小化推进器最大推等为目标建立优化函数,综合考虑到推进器物理条件限制而设置动态推力区域,考虑到全回转推进之间水动力干扰而采用在推力禁区内限制推进器最大推力的方法。最后使用序列二次规划解决以上问题。仿真结果表明,
2、限制推进器禁区内最大推力的方法降低了能量消耗,减少了推进器机械磨损,对于推力分配策略选取是一种合理有效的选择。关键词:推力分配;水动力干扰;序列二次规划;推力禁区中图分类号:U674.92文献标识码:A文章编号:1672-7649(2013)05-0021-04doi:10．3404/j．issn．1672-7649．2013．05．005ResearchonthrustallocationstrategyforoceanengineeringvehiclesZHUQing-qing,YUMeng-hong,LUJia-jia,WEI
3、Hua(SchoolofElectronicsandInformation,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China)Abstract:Thispaperdescribedhowtodealwiththehydrodynamicinteractionsbetweenazimuththrusters.Theobjectiveoftheoptimalthrustallocationislessenergyconsumption,headingkeeping,
4、lessthrusterror,minimizelargestthrustforce,etc.Takingintoaccountthephysicalconditionsofthethrustersetupthedynamicthrustregion,thehydrodynamicinteractionsbetweenazimuththrustersarealsotakingintoaccountandproposedtolimitthemaxthrustintheforbiddenzone.Finally,usingtheseque
5、ntialquadraticprogrammingmethodtosolveaboveproblems.Thesimulationresultsshowthat:thisapproachreducesenergyconsumptionandthemechanicalwearofthethruster.it′sareasonableandeffectivechoiceforthethrustallocationstrategy.Keywords:thrustallocation;hydrodynamicinteraction;seque
6、ntialquadraticprogramming(SQP);thrustforbiddenzone奇异结构等问题的方法,并找出一个合适的优化算0引言[1]法解决上述问题;推力分配是动力定位系统的一个重要组成部分,2)考虑推进器与船体之间及推进器之间的水其通过某种分配逻辑来控制自身推进器产生的力和动力干扰问题。力矩,来抗衡作用于船上的外界干扰力和干扰力矩,全回转推进器之间的水动力干扰是难以避免的,使船舶保持航行或定位且满足首向、航速、航迹及水动力干扰造成了较大的能量损失,针对此问题[2~4]精度等要求。推力分配策略研究一般分为以下2个
7、Johansen,Christiaan和吴显法等提出设置推力部分:禁区的方法以降低能耗,其中吴显法以接受推力衰1)建立合适的优化目标函数及约束条件,此减、设置推进禁区及推进器在禁区出现时,控制系过程中应满足船舶定位精度、首向最优、能耗低等统将其控制在禁区外面,并产生推力这3种方法优[5]要求,同时要找到解决推进器物理条件限制、避免劣加以详细对比。本文在此基础上提出另外一种收稿日期:2012-08-22;修回日期:2012-09-10基金项目:江苏省科技厅科技支撑计划资助项目(BE2011149)作者简介:祝庆庆(1984-),男,硕士
8、研究生,研究方向为动力海洋工程船动力定位系统推力分配及控位能力。·22·舰船科学技术第35卷方法即在推力禁区内限制推进器最大推力并和设置系及推进器布置如图1所示。推力禁区方法进行比较。1优化目标函数及约束条件根据海洋工程
