开题报告
电气工程动化
船舶动力定位控制技术研究
综述课题国外研究动态说明选题意义
船舶海运行时会遇风海浪海流等海洋环境干扰样船舶产生受扰运动例科学考察船海进行作业时需停指定位置海环境影响考察船直停指定位置确保船舶海运作稳定性需船舶进行定位传统定位方法锚泊定位传统抛锚定位锚扔入海底利锚钩住海底淤泥船舶抵抗受外界干扰力抛锚定位优点锚船舶会备定位设备外加装定位设备种定位系统避免缺陷：1定位够准确精确性水深成反2抛锚起锚费时较麻烦机动性差旦抛锚果需重新定位时需收锚然重新抛锚定位程身繁琐费时3锚泊系统容易受海底情况水深影响限制般情况效定位范围水深100米左右区域4需深海作业者航行船舶着水深增加锚泊系统抓底力会逐渐减抛锚困难程度会增加时增加锚链长度加强强度导致锚链重量增海布链作业变复杂外锚链价格安装费会猛烈增加实际情况水深达定深度时点锚泊系统已没处
船舶动力定位系统传统定位需助锚泊系统定位通测量系统检测出船舶实际位置需目标位置偏差然根外部环境扰动力影响计算出船舶恢复目标位置时需推力通控制船舶推力器进行推理分配推力器产生相应推力船保持求位置动力定位系统特点受海水深度影响推力器水深提供推力抵抗环境力动力定位系统定位成会着水深增加增加时具定位迅速准确快速响应天气环境变化受海洋环境影响等优点相传统锚泊定位动力定位优势尤适深海领域动力定位研究具重意义
动力定位系统（Dynamic Positioning System）种闭环控制系统通推力器提供抵抗风浪流等作船环境力船保持海面求位置定位成会着水深增加增加操作较方便
着动力定位技术发展动力定位概念扩采动力定位技术船舶船保持相位置变船舶预定轨迹移位预定计划航线预定航速航行实现船舶动驾驶水目标进行动踪等动力定位控制系统工作原理：该系统DP控制JS控制组成中DP控制动控制JS控制手动控制中风速风仪差分GPS电罗参考垂直单元等测量位置外部环境信息然信息信息采集单元收集处理传送DP控制电脑进行计算计算结果传送信号处理单元接着输出控制转换单元控制推进器等设备产生推力中推进设备中发1发2发3三台柴油发电机母联1母联2分配电板配电板通船舶功率理系统PMS理输出控制信号驱动三台柴油发电机供电开关配电板配电板开关相应功率提供保障JS控制通输入参数控制
通常研究船舶海运动需建立运动模型海流风波浪作导致船海航行者作业时会产生六度运动通常海环境作水面动力定位船舶动力定位系统控制船舶荡（X）横荡（Y）艏摇面运动
动力定位船舶数学模型两部分组成：第部分低频运动（05rads）动力定位系统仅仅控制部分运动海流风二阶波浪引起运动样做处减少控制需量推力器磨损降低设备制造成第二部分级波浪引起高频运动（03~16rads）部分运动造成船舶振荡会造成船舶位移部分运动反馈控制系统控制器控制部分运动船舶总运动两部分迭加成
船舶动力定位系统早开始20世纪60年代70年代初率先动力定位系统船铺设电缆勘探水作业进行定水面支援船排量概450—1000吨犹勒卡号第艘装动力定位系统船舶动力定位系统明显特点般装台推力器会影响船体形状尺寸早期装动力定位系统船舶中出名时成功格洛马挑战者号艘船差游遍世界海洋水深超2000英尺海洋中收集岩心岩心质学发现特板壳结构理提供非常利证
第二代装动力定位系统船舶中然艘船舶处采差相传感器数字计算机控制系统数字控制器般计算机组成位置传感器单型发展综合型系统中时采竖角声学张紧索三种位置基准传感器第二代动力定位船舶中具代表性船舶赛德柯445该船1971年投入运营早期动力定位系统相特点采数字式控制器中包括台16位型计算机系统长期间断运行时该船装台推力装置中2螺旋桨11辅助推进器
第三代动力定位系统开始形成80年代初时采刚开始发展起微处理机技术VmeMutibus总线标准等中典型法国DPS800挪威ADP100ADP503系列动力定位系统装备潜水支持船海洋三工作船科学考察船穿梭油船消防船电缆敷设船等种船舶
国70年代开始研究动力定位技术目前研究单位通结合实际课题开展技术攻关例国唯专门事国际海底区域资源勘察研究开发洋号远洋科学考察船该船已达国际先进水2002年该船进行动力定位系统科学考察船海作业需求
推进技术传感器计算机技术发展动力定位系统产生巨进步然动力定位技术核心控制技术控制技术发展真正代表动力定位技术发展水目前止动力定位控制技术已发展第三代三代动力控制技术特点分典控制理现代控制理智控制理动力定位控制技术中应种控制技术介绍：
1PID控制
PID控制早期动力定位控制技术控制船舶三度分荡艏摇横荡PID控制采风前馈技术根艏位置偏差计算推力然确定推力分配逻辑控制推力器产生推力实现船舶定位早期说PID控制确实取成功PID控制 避免缺陷首先PID控制种线性模型动力定位系统种非线性系统PID控制功效定局限性外海环境情况断变化PID参数选择变动促动力定位控制技术进步发展[6]
2LQG控制
第二代动力定位控制技术LQG控制该技术现代船舶应十分广泛Kalman滤波引入动力定位控制中通Kalman滤波器测量船舶位置信息然估算出低频运动状态反馈形成针船舶低频运动线性机优控制LQG控制鲁棒性节安全较PID控制较进步时解决控制中滤波导致相位滞问题缺点：计算工作量较二模型够精确导致定误差产生
3模糊控制
模糊控制种新型控制技术传统控制技术定区模糊控制赖象精确模型鲁棒性响应速度快抗干扰力强考虑船舶动力定位特点模糊控制技术较适合Inoue初单点系泊中结合模糊控制动力定位出基模型控制器输入量位置位置偏差输出量推进力模糊控制缺乏适应学力导致控制策略提前设定旦海情况发生变化控制效果会理想模糊控制中加入调节功样提高模糊控制外部条件发生变化时动调整控制策略
4神网络控制
神网络控制模糊控制样属智控制神网络控制较适合高度非线性确定性象较适合作动力定位控制技术YipPao证明船轨迹导出漂移力基础提出种神网络控制器应动力定位系统中做法：段时间历程控制力船均位置作输入通循环神网络学船漂移动力学关系预测船时刻预定位置误差需控制力值注意控制力包括时刻受波浪漂力
总 结：船舶动力定位技术作种新型海定位技术相传统定位技术具快速定位定位区域会着水深增加受限制受海环境天气影响较外动力定位费会着水深增加提高动力定位技术优越性种定位方法已应船舶例客船货船挖泥船海缆船等需海需作业船舶动力定位技术十年发展技术变越越先进控制技术作核心部分快速发展早期典理现智控制理控制技术着越越智化道路发展便船舶更适应海洋复杂变环境模糊控制技术作智控制技术种特点赖象精确模型鲁棒性响应速度快抗干扰力强模糊控制PID控制更适合动力定位控制技术年国动力定位控制技术发展快国外动力定位控制技术差距国动力定位控制技术停留理仿真实验研究状态着控制技术发展动力定位控制技术精度稳定性更提升
三研究步骤方法措施：
步骤方法：
（1）解现行船舶动力定位控制技术
（2）分析相关船舶机动力定位控制技术
（3）较分析动力定位控制中PID控制模糊控制
（4）制定套较适合现船舶动力定位控制技术
（5）出相关结
措施：图书馆查找相关书籍期刊杂志等通网寻找相关资料查代该技术研究成果新动态然通资料学研究进步熟悉理解设计需相关知识设计程中时指导老师探讨解问题时老师请教
四参考文献
[1]张显库贾欣乐船舶运动控制[M]北京：国防工业出版社20062
[2]陶永华新型PID控制应[M]第二版北京：机械工业出版社20029
[3]姜学军刘新国李晓静计算机控制技术[M]第二版北京：清华学出版社20097
[4]李士勇模糊控制••••••神网络智控制[M]第二版哈尔滨：哈尔滨工业学出版社19989
[5]章卫国杨忠模糊控制理应[M]第二版西安：西北工业学出版社200010
[6]余培文陈辉刘芙蓉船舶动力定位系统控制技术发展展[J]中国水运20092
[7]童进军黎明田作华船舶动力定位系统数学模型[J]船舶工程2002(5)：27~29
[8]赵志高等动力定位系统发展状况研究方法[J]航海工程200220(1)：91~97
[9]周利王磊陈恒动力定位控制系统研究[J]航海工程2008(2)
[10]韩俊峰李玉惠模糊控制技术[M]重庆学出版社2003
[11]王丽娟李英辉赵希模糊控制技术船舶动力定位中应研究[J]船舶工程 1999(3)：8~11
[12]周利王磊陈恒动力定位控制系统研究船海工程200837(2)：86~91
[13]A Lough Dynamic positioning[J]Lioyd s Register Technical Association1985
[14]耿惠彬译M J 摩根著海船舶动力定位[M]北京：国防工业出版社1984
[15]施亿生船舶动力定位系统[J]船舶工程．19951(4)：20~24．
[16]童进军黎明田作华．船舶动力定位系统数学模型[J]．船舶工程．20021(5)：27~29．
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
电气工程动化
船舶动力定位控制技术研究
综述课题国外研究动态说明选题意义
船舶海运行时会遇风海浪海流等海洋环境干扰样船舶产生受扰运动例科学考察船海进行作业时需停指定位置海环境影响考察船直停指定位置确保船舶海运作稳定性需船舶进行定位传统定位方法锚泊定位传统抛锚定位锚扔入海底利锚钩住海底淤泥船舶抵抗受外界干扰力抛锚定位优点锚船舶会备定位设备外加装定位设备种定位系统避免缺陷：1定位够准确精确性水深成反2抛锚起锚费时较麻烦机动性差旦抛锚果需重新定位时需收锚然重新抛锚定位程身繁琐费时3锚泊系统容易受海底情况水深影响限制般情况效定位范围水深100米左右区域4需深海作业者航行船舶着水深增加锚泊系统抓底力会逐渐减抛锚困难程度会增加时增加锚链长度加强强度导致锚链重量增海布链作业变复杂外锚链价格安装费会猛烈增加实际情况水深达定深度时点锚泊系统已没处
船舶动力定位系统传统定位需助锚泊系统定位通测量系统检测出船舶实际位置需目标位置偏差然根外部环境扰动力影响计算出船舶恢复目标位置时需推力通控制船舶推力器进行推理分配推力器产生相应推力船保持求位置动力定位系统特点受海水深度影响推力器水深提供推力抵抗环境力动力定位系统定位成会着水深增加增加时具定位迅速准确快速响应天气环境变化受海洋环境影响等优点相传统锚泊定位动力定位优势尤适深海领域动力定位研究具重意义
动力定位系统（Dynamic Positioning System）种闭环控制系统通推力器提供抵抗风浪流等作船环境力船保持海面求位置定位成会着水深增加增加操作较方便
着动力定位技术发展动力定位概念扩采动力定位技术船舶船保持相位置变船舶预定轨迹移位预定计划航线预定航速航行实现船舶动驾驶水目标进行动踪等动力定位控制系统工作原理：该系统DP控制JS控制组成中DP控制动控制JS控制手动控制中风速风仪差分GPS电罗参考垂直单元等测量位置外部环境信息然信息信息采集单元收集处理传送DP控制电脑进行计算计算结果传送信号处理单元接着输出控制转换单元控制推进器等设备产生推力中推进设备中发1发2发3三台柴油发电机母联1母联2分配电板配电板通船舶功率理系统PMS理输出控制信号驱动三台柴油发电机供电开关配电板配电板开关相应功率提供保障JS控制通输入参数控制
通常研究船舶海运动需建立运动模型海流风波浪作导致船海航行者作业时会产生六度运动通常海环境作水面动力定位船舶动力定位系统控制船舶荡（X）横荡（Y）艏摇面运动
动力定位船舶数学模型两部分组成：第部分低频运动（05rads）动力定位系统仅仅控制部分运动海流风二阶波浪引起运动样做处减少控制需量推力器磨损降低设备制造成第二部分级波浪引起高频运动（03~16rads）部分运动造成船舶振荡会造成船舶位移部分运动反馈控制系统控制器控制部分运动船舶总运动两部分迭加成
船舶动力定位系统早开始20世纪60年代70年代初率先动力定位系统船铺设电缆勘探水作业进行定水面支援船排量概450—1000吨犹勒卡号第艘装动力定位系统船舶动力定位系统明显特点般装台推力器会影响船体形状尺寸早期装动力定位系统船舶中出名时成功格洛马挑战者号艘船差游遍世界海洋水深超2000英尺海洋中收集岩心岩心质学发现特板壳结构理提供非常利证
第二代装动力定位系统船舶中然艘船舶处采差相传感器数字计算机控制系统数字控制器般计算机组成位置传感器单型发展综合型系统中时采竖角声学张紧索三种位置基准传感器第二代动力定位船舶中具代表性船舶赛德柯445该船1971年投入运营早期动力定位系统相特点采数字式控制器中包括台16位型计算机系统长期间断运行时该船装台推力装置中2螺旋桨11辅助推进器
第三代动力定位系统开始形成80年代初时采刚开始发展起微处理机技术VmeMutibus总线标准等中典型法国DPS800挪威ADP100ADP503系列动力定位系统装备潜水支持船海洋三工作船科学考察船穿梭油船消防船电缆敷设船等种船舶
国70年代开始研究动力定位技术目前研究单位通结合实际课题开展技术攻关例国唯专门事国际海底区域资源勘察研究开发洋号远洋科学考察船该船已达国际先进水2002年该船进行动力定位系统科学考察船海作业需求
推进技术传感器计算机技术发展动力定位系统产生巨进步然动力定位技术核心控制技术控制技术发展真正代表动力定位技术发展水目前止动力定位控制技术已发展第三代三代动力控制技术特点分典控制理现代控制理智控制理动力定位控制技术中应种控制技术介绍：
1PID控制
PID控制早期动力定位控制技术控制船舶三度分荡艏摇横荡PID控制采风前馈技术根艏位置偏差计算推力然确定推力分配逻辑控制推力器产生推力实现船舶定位早期说PID控制确实取成功PID控制 避免缺陷首先PID控制种线性模型动力定位系统种非线性系统PID控制功效定局限性外海环境情况断变化PID参数选择变动促动力定位控制技术进步发展[6]
2LQG控制
第二代动力定位控制技术LQG控制该技术现代船舶应十分广泛Kalman滤波引入动力定位控制中通Kalman滤波器测量船舶位置信息然估算出低频运动状态反馈形成针船舶低频运动线性机优控制LQG控制鲁棒性节安全较PID控制较进步时解决控制中滤波导致相位滞问题缺点：计算工作量较二模型够精确导致定误差产生
3模糊控制
模糊控制种新型控制技术传统控制技术定区模糊控制赖象精确模型鲁棒性响应速度快抗干扰力强考虑船舶动力定位特点模糊控制技术较适合Inoue初单点系泊中结合模糊控制动力定位出基模型控制器输入量位置位置偏差输出量推进力模糊控制缺乏适应学力导致控制策略提前设定旦海情况发生变化控制效果会理想模糊控制中加入调节功样提高模糊控制外部条件发生变化时动调整控制策略
4神网络控制
神网络控制模糊控制样属智控制神网络控制较适合高度非线性确定性象较适合作动力定位控制技术YipPao证明船轨迹导出漂移力基础提出种神网络控制器应动力定位系统中做法：段时间历程控制力船均位置作输入通循环神网络学船漂移动力学关系预测船时刻预定位置误差需控制力值注意控制力包括时刻受波浪漂力
总 结：船舶动力定位技术作种新型海定位技术相传统定位技术具快速定位定位区域会着水深增加受限制受海环境天气影响较外动力定位费会着水深增加提高动力定位技术优越性种定位方法已应船舶例客船货船挖泥船海缆船等需海需作业船舶动力定位技术十年发展技术变越越先进控制技术作核心部分快速发展早期典理现智控制理控制技术着越越智化道路发展便船舶更适应海洋复杂变环境模糊控制技术作智控制技术种特点赖象精确模型鲁棒性响应速度快抗干扰力强模糊控制PID控制更适合动力定位控制技术年国动力定位控制技术发展快国外动力定位控制技术差距国动力定位控制技术停留理仿真实验研究状态着控制技术发展动力定位控制技术精度稳定性更提升
三研究步骤方法措施：
步骤方法：
（1）解现行船舶动力定位控制技术
（2）分析相关船舶机动力定位控制技术
（3）较分析动力定位控制中PID控制模糊控制
（4）制定套较适合现船舶动力定位控制技术
（5）出相关结
措施：图书馆查找相关书籍期刊杂志等通网寻找相关资料查代该技术研究成果新动态然通资料学研究进步熟悉理解设计需相关知识设计程中时指导老师探讨解问题时老师请教
四参考文献
[1]张显库贾欣乐船舶运动控制[M]北京：国防工业出版社20062
[2]陶永华新型PID控制应[M]第二版北京：机械工业出版社20029
[3]姜学军刘新国李晓静计算机控制技术[M]第二版北京：清华学出版社20097
[4]李士勇模糊控制••••••神网络智控制[M]第二版哈尔滨：哈尔滨工业学出版社19989
[5]章卫国杨忠模糊控制理应[M]第二版西安：西北工业学出版社200010
[6]余培文陈辉刘芙蓉船舶动力定位系统控制技术发展展[J]中国水运20092
[7]童进军黎明田作华船舶动力定位系统数学模型[J]船舶工程2002(5)：27~29
[8]赵志高等动力定位系统发展状况研究方法[J]航海工程200220(1)：91~97
[9]周利王磊陈恒动力定位控制系统研究[J]航海工程2008(2)
[10]韩俊峰李玉惠模糊控制技术[M]重庆学出版社2003
[11]王丽娟李英辉赵希模糊控制技术船舶动力定位中应研究[J]船舶工程 1999(3)：8~11
[12]周利王磊陈恒动力定位控制系统研究船海工程200837(2)：86~91
[13]A Lough Dynamic positioning[J]Lioyd s Register Technical Association1985
[14]耿惠彬译M J 摩根著海船舶动力定位[M]北京：国防工业出版社1984
[15]施亿生船舶动力定位系统[J]船舶工程．19951(4)：20~24．
[16]童进军黎明田作华．船舶动力定位系统数学模型[J]．船舶工程．20021(5)：27~29．
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
