基于事件出發(fā)的多動力定位船協(xié)調(diào)同步控制研究.pdf

1、隨著人們對海洋資源的不斷探索與開發(fā)，以及對船舶在海上作業(yè)要求的不斷提升，使得動力定位技術(shù)得到了飛速發(fā)展。多艘動力定位船能夠通過個體間的協(xié)調(diào)共同完成復(fù)雜的任務(wù)，因此對多動力定位船的研究具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值。然而在傳統(tǒng)的多船控制上，多采用基于時間規(guī)劃的控制策略，但是這種控制策略資源消耗較大，推進(jìn)器的機(jī)械磨損較大。因此，本文提出一種基于事件觸發(fā)的控制策略，這種控制策略只在必要時而非周期性的執(zhí)行，也可以及時處理突發(fā)的情況。本文以多艘動力定位船

2、為研究對象，在事件觸發(fā)的控制策略下，分別全局式事件觸發(fā)控制和局部式事件觸發(fā)控制進(jìn)行了研究分析。以及當(dāng)海上作業(yè)通信受阻時，本文以切換通信拓?fù)鋱D方式對其進(jìn)行描述，并證明了基于事件觸發(fā)控制方法仍然能夠?qū)崿F(xiàn)多艘船在通信受阻時的同步控制。
　　本文首先建立研究船舶三自由度數(shù)學(xué)模型所需要的兩種坐標(biāo)系，然后基于歐拉-拉格朗日系統(tǒng)的一般表達(dá)式，建立船舶三自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型和海洋環(huán)境干擾力(風(fēng)、浪、流)數(shù)學(xué)模型，并對所建立的模型進(jìn)行了仿真驗證。然后

3、，設(shè)計多DP船的事件觸發(fā)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選取觸發(fā)條件，設(shè)計控制流程。以切換通訊拓?fù)鋱D的方式對海上通信受阻的情況進(jìn)行描述。接著，考慮到減少推進(jìn)器磨損，增加推進(jìn)器壽命，節(jié)約資源，利用領(lǐng)航船-跟蹤船思想，基于李雅普諾夫穩(wěn)定性定理推導(dǎo)出了非線性控制器。并分別采用全局式事件觸發(fā)控制和局部式事件觸發(fā)控制兩種控制策略，設(shè)計了全局觸發(fā)函數(shù)和局部觸發(fā)函數(shù)。實(shí)現(xiàn)了多艘動力定位船舶的同步控制。為避免事件觸發(fā)系統(tǒng)在有限時間內(nèi)觸發(fā)次數(shù)無窮大，即希諾行為，本文對此給

4、出證明保證希諾行為不存在。設(shè)計仿真實(shí)驗證實(shí)了所采用的事件觸發(fā)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)多艘動力定位船的同步控制。同時，通過分析證明和仿真驗證，證明了局部式事件觸發(fā)的控制效果要優(yōu)于全局式事件觸發(fā)控制，通信拓?fù)渲械膭恿Χㄎ淮诰植渴绞录|發(fā)控制策略下的觸發(fā)次數(shù)要明顯少于全局式控制?？紤]到船舶間通信受阻等情況，不能接收和發(fā)送信息。針對這種情況，對切換通信拓?fù)湎碌拇巴娇刂七M(jìn)行了仿真，證明了在通信受阻情況下，事件觸發(fā)控制仍然能夠?qū)崿F(xiàn)多艘船舶的同步控制。