動(dòng)力定位船舶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，地球上人口的急劇增長(zhǎng)，陸地上的資源供應(yīng)已經(jīng)日趨緊張，世界各國(guó)都把經(jīng)濟(jì)的發(fā)展轉(zhuǎn)向了海洋，人類對(duì)海洋資源的開發(fā)和探索的范圍也變得越來越大。由此人們對(duì)深海作業(yè)的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)(包括船舶、半潛平臺(tái))的系泊方式的研究日益重視。動(dòng)力定位系統(tǒng)(DPS)不同于傳統(tǒng)的錨泊，它是一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)，控制器通過測(cè)量系統(tǒng)得到的信號(hào)來推動(dòng)推力器系統(tǒng)抵抗由于風(fēng)、浪、流等作用于海洋浮式結(jié)構(gòu)物的環(huán)境作用力，從而使其保持在固定的位置或預(yù)定軌跡上。

2、
　　 我國(guó)海洋資源豐富，開采前景不可估量，而開發(fā)和開采的進(jìn)行必將使用動(dòng)力定位系統(tǒng)。因此研究海上作業(yè)系統(tǒng)的動(dòng)力定位技術(shù)有著重要的意義。動(dòng)力定位系統(tǒng)一般由位置測(cè)量系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，推力系統(tǒng)三部分構(gòu)成。其中控制系統(tǒng)是船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的核心。傳統(tǒng)控制理論經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩個(gè)具有里程碑意義的重要階段，現(xiàn)在已經(jīng)向智能控制方向發(fā)展。其中模糊控制就是一種智能控制。模糊控制自從上個(gè)世紀(jì)70年代由美國(guó)學(xué)者提出來后，得到了空前的發(fā)展，

3、原因是模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，它屬于非線性控制，在一定程度上模仿了人的控制，其控制器是按一定語言控制規(guī)則進(jìn)行工作的，無需被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，即能達(dá)到良好的控制效果。
　　 不同于其它動(dòng)力定位船舶模糊控制器的設(shè)計(jì)，本文采用基于著名的Takagi-Sugeno(T-S)模糊邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)力定位船舶控制器。T-S模糊模型是日本學(xué)者Takagi和Sugeno于1985年提出來的，

4、它在本質(zhì)上是非線性模型，其前件采用模糊表示，后件采用線性方程式表示，使得模型的全局輸出具有良好的數(shù)學(xué)表達(dá)特性，便于采用線性控制策略設(shè)計(jì)非線性控制。本文在設(shè)計(jì)控制器的過程中采用了并行分配補(bǔ)償(PDC)方法和線性矩陣不等式(LMI)理論。這樣便于用Lypunov函數(shù)分析全局的穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)多變系統(tǒng)的控制器。
　　 在選定模糊變量和論域，制定模糊規(guī)則后，本文利用MATLAB軟件中的LMI工具箱求解模糊控制器。最后對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)進(jìn)行了仿真