一种动力定位系统低速航迹跟踪控制策略.pdf

《一种动力定位系统低速航迹跟踪控制策略.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第37卷第1期中国航海V0【_37NO．12014年3月NAVIGAT10NOFCHINAMar．2Ol4文章编号：1000—4653(2014)01—0019—05一种动力定位系统低速航迹跟踪控制策略周天舒，韩冰，张敏(上海船舶运输科学研究所航运技术与安全国家重点实验室，上海200135)摘要：动力定位系统航迹跟踪控制可归结为直线航迹(线)控制和航向转折(点)控制。针对动力定位低速航迹跟踪控制模式，提出一种引入航迹误差参与计算航迹跟踪所需推力，并经过坐标变换计算m船体坐标系下的船舫所需推力，从而实现航迹自动纠偏的控制策略。仿真研究表明，船舶在保

2、持设定艏向和航速的状态下，能精确跟踪设定航迹及实现航向转折。该动力定位低速航迹跟踪控制策略切实可行，具有一定的1二程应用价值。关键词：船舶工程；船舶航迹；跟踪控制；低速航迹模式；PID控制中图分类号：U664．82文献标志码：AAControlMethodofLow—SpeedPathFollowingControlinDynamicPositioningSystemZhouTianshu，HanBing，ZhangMin(StateKeyLaboratoryofNavigationandSafetyTechnology，ShanghaiShip

3、andShippingResearchInstitute，Shanghai200135，China)Abstract：Thedynamicpositioningpathfollowingcontrolcanbedividedintostraight—linecontrolandazimuth—turn—ingcontro1．Alow—speedpathfollowingcontrolmethodisproposedinwhichthecontroloutputtofollowasettingpathiscalculatedaccordingtot

4、hetrajectoryerror，andtheshipthrustinthevesselcoordinatesisdeterminedfromthecontroloutputthroughacoordinatetransformation．Thesimulationresultsshowthattheshipisabletofollowthesettingpathpreciselyatanygivingheadingandsteeraccuracywiththedesignedmethod．Keywords：shipengineering；sh

5、iptrack；pathfollowing；low-speedmode；PIDcontrol随着人类对海洋资源开发的深人，动力定位系舶最大航行速度一般<3kn。统(DynamicPositioningSystem，DSP)越来越广泛常用的航迹跟踪控制方法有两种。地运用到了海洋作业船舶(海洋考察船、半潜式母船1．采用使船舶沿设定轨迹航行的连续控位控等)、海上平台(海洋钻井平台等)等海上设备当中。制方法，使船舶连续定位、设定位置，从而实现航迹一般动力定位系统除具有定点控位功能外，还具有跟踪。文献[2]引入船舶当前位置和状态参数，在设航迹跟踪控制功能[

6、1j。在航迹跟踪控制中，动力定定轨迹上建立了一个目标坐标系，该坐标系随船舶位系统根据给定航迹及航速，自动控制船舶沿预定位置的运动而移动。控制系统的目标是控制船舶，轨迹运动。其主要有两种模式：低速航迹跟踪和中使船体坐标系逼近该动态目标坐标系，以达到跟踪高速航迹跟踪。低速航迹跟踪一般应用于海洋作业航迹控制的要求。文献[3]根据设定航迹和速度确方面，如海洋石油管线或海底光缆的敷设与检修等。定船舶在每个采样时刻的目标航迹点，从而将航迹由于作业需要，低速航迹跟踪允许任意设定艏向(可线化为一系列控制目标值，以满足低速航迹控制要以与航向不一致)和要求更高的航迹

7、跟踪控制精度。求。该方法控制精度高，但控制较复杂、跟踪速度较考虑到船舶运动时的横向推力减额，并为了实现较慢，适用于低速跟踪控制。高的航迹跟踪控制精度，在低速航迹跟踪模式中，船2．在控制船舶运动的同时，根据船舶当前位置收稿日期：2013-1118作者简介：周天舒(1990一)，男，安徽芜湖人，硕士生，主要研究方向为船舶自动化。Email：juven1990@hmn,ail．com韩冰(1981一)，男，吉林省吉林人，副研究员，博士，从事船舶动力装置仿真以及动力定位控制系统研究。E—mail：hanbing@sssri．corn．20中国航海2014

8、年第1期与设定航迹之间的偏差消除航迹偏差]。与第一种迹点为N。为计算航迹误差，引入Serret—Frenet坐方法相比，其显著优点是简化