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《哈尔滨工程大学》 2001年
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ROV工作母船动力定位控制系统研究

施小成  
【摘要】: 海洋开发、近海工程支持、水下作业支持等项工作如果要求船舶保持作业地点固定不变或按照预定的轨迹航行,就需要有性能良好的动力定位系统。在国外,动力定位技术已经发展了三十多年,形成了高科技的产业,促进了相应科学研究的发展;在国内大多数单位的动力定位技术研究尚处于理论或实验研究阶段,仅有作者所在的课题组于1997年完成了国内第一套装备实船的船舶动力定位系统,使得动力定位技术从理论研究走向了实用。本文是作者以ROV工作母船为背景,围绕动力定位系统的开发工作所做的理论研究工作,主要包括以下几个方面的研究工作: 1)针对处于定位控制的船舶工作在零航速附近的特点,建立了适合于船舶动力定位系统研究用的船舶低频运动模型,为满足控制器设计的需要,建立了船舶高频运动模型和海洋环境作用模型,为以后的分析奠定了基础。 2)为满足建立实际控制系统的需要,分析了动力定位系统主要传感器的构成、性能和工作原理,讨论了传感器信号的输出形式及信号噪声的特点,介绍了常用推进器,建立了推进器数学模型。 3)针对动力定位控制系统的计算量和实时性的要求,建立了以MultibusⅡ总线为基础的适合于动力定位控制系统计算机实时系统,开发了基于iRMX实时多任务操作系统的动力定位控制系统软件。 4)提出了一种抗野值的Kalman滤波算法,提高了Kalman滤波器的实用性;针对DGPS信号的特点,提出了一种自适应剔除野值的算法,解决了在模型不准确的条件下,连续剔除少量野值的问题。 5)根据动力定位系统被控对象非线性和时变的特点,设计了动力定位系统控制器,提出了一种强鲁棒性的自学习模糊变结构控制器,提高了控制系统的性能。 6)完成了本文研究的动力定位控制系统的仿真试验及湖上试验,并已交付用户使用。 本文研究了船舶动力定位系统的基本组成及其控制系统的解决方案,为 哈尔滨上程人学博士学位论文 动力定位系统的实用化提供了可借鉴的参考依据。船舶动力定位系统的实现 对于提高我国造船工业中的高附加值产品技术的开发和推广都有着十分重要 的理论意义与实用价值。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP29

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王大治;单点锚泊系统动力学建模仿真与姿态控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王丹丹;救助船相对受援船动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王冬东;浮体艏向调整系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谢洪艳;基于ADRC的水面船舶动力定位控制技术及仿真研究[D];中国海洋大学;2010年
5 赵铁军;深海石油平台支援船(OSV)动力定位控制方法研究[D];江苏科技大学;2011年
6 史小犇;基于VxWorks的嵌入式动力定位控制器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 彭建;救助船舶动力定位控制系统及其仿真的研究[D];大连海事大学;2012年
8 徐红;模糊智能控制在船舶动力定位中的应用研究[D];大连海事大学;2012年
9 饶建梁;基于半潜船的6自由度船舶运动仿真研究[D];武汉理工大学;2012年
10 徐立;动力定位船推进系统的故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 郭清华;;蔬菜大棚智能温度控制系统应用研究[J];安徽农业科学;2008年11期
7 尹辉娟;史智兴;;模糊控制技术在节水灌溉中的应用[J];安徽农业科学;2009年23期
8 李丹,孙云兰,何希勤;再励学习在交通信号控制中的应用[J];鞍山科技大学学报;2003年05期
9 张继东;苏玫舒;;自动控制在废水处理中的应用[J];鞍山科技大学学报;2007年04期
10 王艳艳;张珊珊;;基于MATLAB位置伺服系统的仿真研究[J];安阳工学院学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄洪艺;彭侠夫;;一类非仿射非线性系统的H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 郑效光;庄严;王伟;;基于导航评价函数的非完整轮式移动机器人路径规划[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 杨林;樊立萍;;基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘现明;高存臣;;基于观测器的时变时滞离散系统的变结构控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 熊华胜;严浙平;;水下机器人水动力系数估计及其在航向鲁棒控制中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 胡绍林;KARL Meinke;;N体航天器姿态运动的动态-测量系统建模与应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 严浙平;吴迪;周佳加;张勋;;可拓积分变结构控制在AUV航向控制中的仿真应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 傅荟璇;王宇超;杜春洋;;基于粒子群BP神经网络算法舰船航向预报[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 于亚洲;;DC-DC变换器的自适应离散滑模控制[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
10 黄凯;吴汉松;陈少昌;;基于Runge-Kutta法的连续变结构系统计算机仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 贺克羽;新型控制棒水力驱动系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱丽娜;大规模网络安全态势评估与防卫技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
10 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
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1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
3 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 何凤平;迟滞系统的滑模变结构控制算法研究[D];浙江理工大学;2010年
5 杨薇;多轴同步传动磨毛整理机控制技术研究[D];浙江理工大学;2010年
6 张波;基于嵌入式水质综合生物毒性在线自动分析仪控制器关键技术的研究[D];浙江理工大学;2010年
7 胡扬超;基于模糊自适应PID压铸机控制系统的研制[D];郑州大学;2010年
8 田雨;柴油机电液调速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 乔晓国;深水浮式结构动力定位能力动态分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 陈猛;基于DSP和模糊PID的稳定平台的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱大琳;基于组织层次的人机融合智能决策支持系统模型[J];北京交通大学学报;2005年03期
2 李春城;丁学文;;TMS320F2812的硬件技术与系统应用[J];变频器世界;2008年09期
3 周昭明;盛子寅;冯悟时;;多用途货船的操纵性预报计算[J];船舶工程;1983年06期
4 付明玉,丁福光,边信黔,施小成;船舶动力定位系统滤波器的设计与研究[J];船舶工程;1996年06期
5 庞永杰,徐玉如,倪绍毓,贺敬席;船舶在复杂海况下的实时运动仿真[J];船舶工程;1998年01期
6 李家炜,庞永杰,徐玉如,肖坤;用模糊逻辑实现动力定位船舶的艏向寻优[J];船舶工程;1998年02期
7 边信黔,严浙平,施小成;船舶动力定位系统参数辨识方法的研究[J];船舶工程;1999年01期
8 王宏健,施小成,丁福光,边信黔;基于多处理机的船舶动力定位控制系统[J];船舶工程;2001年02期
9 丁福光,王宏健,施小成,边信黔;潜器母船动力定位自动控制系统[J];船舶工程;2001年03期
10 童进军,何黎明,田作华;船舶动力定位系统的数学模型[J];船舶工程;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
2 杨盐生;不确定系统的鲁棒控制及其在船舶运动控制中的应用[D];大连海事大学;2000年
3 崔博文;电动机变频调速系统故障检测与诊断技术研究[D];西北工业大学;2002年
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7 王永富;非线性系统的模糊建模与自适应控制及其应用[D];东北大学;2005年
8 林叶锦;船舶运动模糊神经网络控制系统的研究[D];大连海事大学;2006年
9 张松涛;模糊多模型船舶运动控制系统的研究[D];大连海事大学;2006年
10 曹永辉;复杂环境下自主式水下航行器动力定位技术研究[D];西北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王丹丹;救助船相对受援船动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 马作师;动力定位船舶控制系统设计与研究[D];武汉理工大学;2011年
3 雷正玲;救助船动力定位智能控制及仿真的研究[D];大连海事大学;2011年
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5 李志旭;铺管起重船动力定位推进器配置研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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7 刘天键;自适应模糊单神经元非模型控制系统的研究[D];福州大学;2001年
8 魏云雨;锚泊偏荡运动数学模型的研究[D];大连海事大学;2001年
9 王志强;高精度GPS测量中的海潮问题[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘杨;动力定位控制系统故障模式与影响分析[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 彭建;救助船舶动力定位控制系统及其仿真的研究[D];大连海事大学;2012年
3 朱忠显;锚操作模拟器关键技术的研究[D];大连海事大学;2012年
4 岳华;基于自抗扰的船舶动力定位控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁福光,王宏健,施小成,边信黔;潜器母船动力定位自动控制系统[J];船舶工程;2001年03期
2 黄俊峰,邢志伟,李一平;基于超短基线的缆控水下机器人动力定位[J];控制工程;2002年06期
3 刘振明,潜伟建,夏志澜;模糊控制技术在水下机器人动力定位中的应用研究[J];自动化与仪表;2004年01期
4 邢志伟,于开洋,王晓辉;超短基线定位系统在ROV动力定位中应用的可行性研究[J];机器人;2002年06期
5 吕舒平,边信黔,施小成,王新鹏;水下机器人动力定位中的海流及不平衡力估计[J];哈尔滨工程大学学报;2000年03期
6 杨凌轩;刘开周;王晓辉;;自适应LQR方法在载人潜水器动力定位中的应用研究[J];海洋工程;2006年03期
7 王宏健,林孝工,刘月棠,施小成;实时多任务动力定位计算机系统[J];自动化技术与应用;1997年03期
8 李铁术;宋保维;;基于PID控制的模糊自适应动力定位技术[J];弹箭与制导学报;2007年02期
9 戴学丰,边信黔;6自由度水下机器人轨迹控制仿真研究[J];系统仿真学报;2001年03期
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3 刘正锋;匡晓峰;武军;孙强;顾楠;;某油轮动力定位性能分析与模型试验[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
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6 赵浩泉;封锡盛;刘开周;;基于混合灵敏度的水下机器人鲁棒控制研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
7 刘开周;王晓辉;郭威;封锡盛;;一类载人潜水器的改进LQG控制研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
8 杨建民;;25~(th)ITTC海洋工程委员会工作报告[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
9 张辉;;国际潜水承包商协会《商业潜水与水下作业公认标准》第六版的修订及其作用[A];2009年度救捞论文集[C];2009年
10 王芳;万磊;姜大鹏;王卓;徐玉如;;深水钻井平台DP-3级动力定位半实物仿真[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
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1 记者 张银炎;上海交大:动力定位系统研发国内领先[N];中国船舶报;2010年
2 驻沪记者 赵虎通讯员 赵国财;上海打捞建造“亚洲动力定位第一吊”[N];中国水运报;2007年
3 本报记者 左朝胜 国土资源报记者 陈惠玲;日记中的科考故事[N];科技日报;2011年
4 杞人 朝胜;“海洋六号”正式入列[N];科技日报;2009年
5 朱婧 通讯员  胡友聪;CCS大步迈向国际一流[N];中国水运报;2007年
6 记者 李大庆;“实验1”号科考船交付使用[N];科技日报;2009年
7 本报记者 马明通讯员 刘小冬;国内首个大型深水铺管起重船在熔盛开工[N];中国工业报;2008年
8 记者 张银炎;七○四所改造的调距桨受称赞[N];中国船舶报;2004年
9 何振红;流花11—1油田复产记[N];经济日报;2007年
10 ;电力推进技术的产生与发展[N];中国船舶报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 施小成;ROV工作母船动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 夏国清;水面舰船动力定位系统智能控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
3 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
4 朱康武;作业型ROV多变量位姿鲁棒控制方法研究[D];浙江大学;2012年
5 侯恕萍;水下运载器主动对接装置控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 张政;浦东新区水资源环境管理控制系统研究[D];同济大学;2007年
7 张宇蕊;绩效导向下的政府财务管理控制系统研究[D];湖南大学;2008年
8 刘志新;研抛大型自由曲面微小机器人控制系统研究[D];吉林大学;2009年
9 庞珽;混合动力汽车双机械端口电机及其控制系统研究[D];华中科技大学;2010年
10 周建华;微型拍翅式飞行机器人翅运动及控制系统研究[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王亮;深海半潜式钻井平台动力定位能力分析[D];上海交通大学;2010年
2 乔晓国;深水浮式结构动力定位能力动态分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐金龙;适应于变化海况的动力定位混合控制器的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 杨欢;深水半潜式平台动力定位操作模拟系统研究[D];上海交通大学;2012年
5 何进辉;深水钻井船动力定位能力分析方法研究[D];中国舰船研究院;2012年
6 邢家伟;动力定位船运动数学模型参数辨识方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 吴文彬;半潜船动力定位系统建模及仿真研究[D];武汉理工大学;2010年
8 孙俊;模糊控制技术在海缆作业船动力定位的应用研究[D];上海交通大学;2010年
9 黄海博;风电安装船动力定位推力系统设计[D];上海交通大学;2012年
10 李志旭;铺管起重船动力定位推进器配置研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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