船舶動力定位系統(tǒng)的自抗擾控制研究.pdf

1、本文針對船舶動力定位控制系統(tǒng)展開了仿真建模與自抗擾控制的研究，主要的研究工作包括以下四個(gè)方面:
　　1.基于實(shí)船數(shù)據(jù)建立了動力定位控制系統(tǒng)的仿真模型，包括系統(tǒng)動力學(xué)模型、實(shí)時(shí)推力分配邏輯、推進(jìn)器模型以及傳感器噪聲模型，使得控制器的輸出量能實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程中的控制量——螺距角和舵角，并對所建立的系統(tǒng)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　2.作者從自抗擾控制應(yīng)用研究的核心問題——擾動估計(jì)切入，首先詳細(xì)分析了船舶動力定位系統(tǒng)中所面臨的各種擾

2、動，并將其分為低頻擾動和高頻擾動兩類。針對低頻擾動，分別對速度矢量可測量和速度矢量不可測量的情況給出了相應(yīng)的抗擾控制方法;針對高頻擾動，探索應(yīng)用了兩種自抗擾的濾波方法，然后對所提出的控制和濾波方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后對動力定位自抗擾控制方案效果的影響因素進(jìn)行了討論分析，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　3.提高擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的擾動估計(jì)精度是提高自抗擾控制性能的重要途徑，針對工程實(shí)際中可能存在的情況:1）可實(shí)現(xiàn)觀測器帶寬較小;2）采樣間隔

3、大，分別給出了相應(yīng)的擾動估計(jì)模型的改進(jìn)方法:1）基于雙ESO的擾動估計(jì)模型;2）基于高階擾動信息的擾動估計(jì)模型，并以錨泊輔助動力定位問題為例，仿真驗(yàn)證了上述改進(jìn)方法的有效性。
　　4.針對船舶動力定位控制系統(tǒng)中由執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的時(shí)滯問題，本文提出一種基于預(yù)估器的采用高階擾動信息擾動估計(jì)模型的自抗擾控制器，并以動力定位系統(tǒng)中第三個(gè)回路為例，分別對不考慮與其它回路耦合影響和考慮與其它回路耦合影響的情形進(jìn)行了仿真計(jì)算，驗(yàn)證了上述自抗擾控制