船舶動力定位多模型自適應(yīng)觀測器研究.pdf

1、隨著陸地與近海資源的開發(fā)殆盡，目前越來越注重深海資源的開發(fā)利用，由于深海環(huán)境復(fù)雜多變，船舶為保持航跡或定點(diǎn)作業(yè)，需要安裝船舶動力定位系統(tǒng)（Dynamic Positioning Systems，DP）。DP系統(tǒng)可以僅依靠自身推進(jìn)器來消除外界環(huán)境的干擾，如果要精確地控制船舶位置或循跡，則需要精準(zhǔn)的觀測器來消除測量噪聲、估計(jì)船舶位置等信息。本文針對緩慢變化的海況下船舶動力定位系統(tǒng)的濾波及狀態(tài)估計(jì)問題，重點(diǎn)研究了一種自適應(yīng)濾波方法。
　

2、　由于船舶動力定位系統(tǒng)的觀測器要濾除船舶高頻信息，估計(jì)出船舶低頻位置。為此，本文在合理的假設(shè)下建立了船舶動力定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括船舶高頻、低頻線性疊加的數(shù)學(xué)模型和動力定位系統(tǒng)測量模型。此外，為了更好的研究觀測器并進(jìn)行仿真，還建立了包括海風(fēng)、海浪和海流在內(nèi)的海洋環(huán)境力數(shù)學(xué)模型。
　　通過對多種濾波及狀態(tài)估計(jì)方法對比，重點(diǎn)研究了船舶非線性無源觀測器。船舶非線性無源觀測器是對應(yīng)于船舶運(yùn)動這一非線性、不確定性系統(tǒng)研究的，在固定海況下能

3、有效的濾除測量噪聲及船舶運(yùn)動高頻信息，估計(jì)船舶速度。但實(shí)際海況是緩慢變化的，當(dāng)海況變化時(shí)觀測器的海浪濾波參數(shù)也應(yīng)跟隨海況變化，為解決觀測器濾波參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的問題，本文為動力定位船舶提出了一種多模型自適應(yīng)觀測器（Multiple Model Adaptive Observer, MMAO），它由一組海浪濾波參數(shù)不同的非線性無源觀測器和一個(gè)動態(tài)權(quán)重信號產(chǎn)生器組成。該觀測器能夠在變化的海況下自動切換至與海況相匹配的子觀測器，有效的濾除測量噪