海洋工程船動力定位系統(tǒng)推力分配及控位能力研究.pdf

1、動力定位是指船舶在控制系統(tǒng)作用下,無須借助于錨泊系統(tǒng),通過測量系統(tǒng)不斷檢測出船舶的實際和目標(biāo)位置的偏差,并使用自身裝置的推進(jìn)器,來抗衡作用于船舶上的外界干擾力,使船舶保持航行或定位且滿足艏向、航速等要求的閉環(huán)控制系統(tǒng)。推力分配和控位能力計算是動力定位系統(tǒng)研究中的重要組成部分。推力分配策略是在滿足控制器及優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的要求情況下,通過某種分配邏輯來控制自身推進(jìn)器產(chǎn)生力和力矩,控位能力曲線可以給出船舶在最大環(huán)境干擾力影響下船舶依然能保持艏向

2、和定位能力的可視化效果圖。
　　本課題是江蘇省科技廳重大成果轉(zhuǎn)化項目,研究對象為某大型耙吸式挖泥船和某布纜船。在推力分配策略研究方面:首先,介紹了船舶推進(jìn)系統(tǒng)組成,分析推進(jìn)器之間和推進(jìn)器與船體之間的水動力干擾成因并提出了解決辦法,同時提出了推進(jìn)器數(shù)學(xué)模型建立及對多個艏側(cè)推等效處理的方法;其次,推力分配策略以能量消耗少、艏向最優(yōu)、機(jī)械磨損少和最小化推進(jìn)器最大推為要求建立了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及其限制條件,同時考慮到推進(jìn)器物理條件限制而設(shè)置了

3、動態(tài)推力區(qū)域;最后,采用分離變量技術(shù)以結(jié)合序列二次規(guī)劃這種優(yōu)化算法解決上述問題。
　　在控位能力計算方面:本文中建立了環(huán)境干擾力模型和船舶作業(yè)力數(shù)學(xué)模型,分析了靜態(tài)控位能力計算原理并繪制了控位能力曲線。控位能力曲線一般在船舶設(shè)計階段使用,用來預(yù)測這艘船的動力定位能力。同時,它為推進(jìn)器選型及布置和分析動力定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供重要理論依據(jù)。
　　本課題的部分研究成果在挖泥船上進(jìn)行了實船定位試驗,試驗獲得了良好的定位效果。因此,本