[01195262]船舶动力定位系统关键技术研发

本报告对基于电推的船舶动力定位系统关键技术进行了研究,为船舶动力定位系统的研发提供基础。主要包括：（1） 设计实现了船舶动力定位系统的带热备份的软、硬件双冗余控制系统;（2） 为了研究实验需要,设计实现了基于多传感器融合技术的室内动力定位位置参考系统;（3） 设计实现了随机风流下的动力定位随机控制策略和算法;（4） 提出了考虑随机风浪流特性的推进器约束,构建以能耗最优的性能指标的推力系统的最优分配算法。具体来说：（1）考虑船舶动力定位系统的动态不确定性,将该外扰刻画成随机过程;针对随机微分方程描述的船舶动力定位对象,同时考虑测量误差,设计了带观测器的Backstepping随机非线性镇定算法;基于Lyapunov方法完成带观测器的船舶动力定位的Backstepping随机非线性控制器的稳定性分析;仿真结果表明,带观测器的Backstepping随机非线性控制器改善了控制性能、提高了恶劣海况下的可控概率。（2）考虑到满足控制要求的力和力矩约束、推进力饱和约束、推进力不能突变的约束、全回转推进器角度不能突变的约束、全回转禁区角约束的等,船舶推力分配问题建模成一个非线性规划问题,其优化解不容易找到,为了提高搜索到解的概率,本文结合船舶动力系统推力分配的实际,将方程进行松弛处理,将该问题建模成一个随机规划问题求解,仿真结果表明该方法的有效性。