動力定位船鋪管路徑跟蹤控制方法研究.pdf

1、隨著海洋資源受到與日俱增的關(guān)注，海洋特種裝備與控制技術(shù)越發(fā)成為人們研究的熱點(diǎn)。動力定位技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用在海洋特種裝置上的無源定位技術(shù)，船舶通過測量系統(tǒng)得出環(huán)境對其的作用力，通過控制系統(tǒng)計算控制指令、推進(jìn)器進(jìn)行補(bǔ)償，使船在海上進(jìn)行精確定位或者循跡等作業(yè)。船舶的鋪管、鋪纜、起重等特種作業(yè)通常需要動力定位協(xié)同作業(yè)。鋪管作為海洋資源運(yùn)輸?shù)闹匾绞街?，其關(guān)鍵在于管道路徑跟蹤的精度問題。本文針對動力定位船鋪管作業(yè)路徑跟蹤問題，提出不同的控制策略

2、，進(jìn)行控制方法研究，并對每種方法的控制效果進(jìn)行分析。
　　首先，針對鋪管作業(yè)，需要建立合理的動力定位船運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)模型，包括船舶水平面三自由度模型和海洋環(huán)境模型。同時，需要建立水中懸跨管線對鋪管船水平面三自由度的作用力模型，并對模型進(jìn)行驗(yàn)證。
　　在進(jìn)行鋪管路徑跟蹤控制時，需要根據(jù)鋪管實(shí)際作業(yè)過程，分析鋪管作業(yè)海底管道路徑與作業(yè)船期望路徑在直線作業(yè)和曲線作業(yè)過程中的映射關(guān)系?？紤]已建立的模型中可能存在的參數(shù)不確定性問題，并

3、針對其進(jìn)行鋪管作業(yè)路徑跟蹤問題設(shè)計反步滑?？刂破?。
　　在反步滑?？刂破鞯幕A(chǔ)上，改變控制器結(jié)構(gòu)，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)律，設(shè)計自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制器，并根據(jù)李亞普諾夫意義下的穩(wěn)定性定義，證明系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的魯棒性。
　　考慮鋪管作業(yè)時，動力定位船的推進(jìn)器具有的非對稱飽和等不確定性，通過引入滑模觀測器對系統(tǒng)不確定性進(jìn)行估計的方法，設(shè)計基于擾動觀測器的滑?？刂破?，并通過選取李亞普諾夫函數(shù)證明系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過仿