[發明專利]一種基于推力分配管理的動力定位船推力分配方法

有效

• 申請號: 201210177475.9
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102707625A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 付明玉;魏玉石;郭峰;王成龍;張愛華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種動力定位控制方法，具體地說是一種船舶動力定位系統中的推力分配方法。

背景技術

船舶動力定位就是船舶或海上平臺不借助于錨泊系統的作用，而是利用自身裝備的各類傳感器自動檢測出船舶的實際位置與目標位置的偏差，以及外界風力、波浪、海流等擾動力的影響利用計算機實時的計算出能使船舶恢復到目標位置所需推力和扭矩的大小，并對各推力器進行推力分配，進而使各推力器產生相應的推力和扭矩以抵消擾動力，使船舶盡可能地保持在海平面上要求的位置上，實現定位。

推力分配單元能夠將動力定位（DP）控制器的合力指令分給每個推進器，推進器產生推力來抵消作用在船上的外界環境力使船舶保持其位置和艏向，通常作為一個獨立于DP控制器，這樣使得DP控制器可以不用任何改動地應用到不同推進器配置的船舶。為了防止由推進器故障引發的DP船舶安全威脅，裝有動力定位系統的船舶通常為過驅動的，需要配置多個推進器。因此，對于每一個控制器輸出的合力指令對應著推進器的多種推力組合方式，如何能夠得到效率最高，最合理的一種推力組合方式，使得推力分配問題可以歸結為最優化問題。

因為冗余性和安全性要求，動力定位船配備的推進器較多，在工作時由于推進器故障原因或能量消耗方面的考慮，某些情況不需要全部的推進器都投入工作；工作的推進器由于水下裝置（如水聲設備）對推進器的特殊要求，推進器不能輸出任意方向的推力，經常需要通過設定推力禁區的方法限制推進器排出流的方向，給動力定位推力分配方法帶來了很大的困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使推進器的使用更加合理，操作更加簡潔，提高推進器系統的執行能力的基于推力分配管理的動力定位船推力分配方法。

本發明的目的是這樣實現的：

1)選取參與工作的推進器，并設定對應的方位角活動范圍；

2)對參與工作的推進器進行分組；

3)對全方位推進器組設置相應的偏置量；

4)用二次規劃法對推力分配。

本發明還可以包括：

1、所述的對參與工作的推進器進行分組的具體方法為：設定幾臺相鄰的推進器為一個推進器組，在推力分配過程中將一組推進器作為一個獨立的推進器。

2、所述的設置推進器偏置量的具體方法為：在一組全方位推進器之間引入相互作用的推力，這些推力相互抵消，其對外部的合力為零。

3、所述二次規劃法的具體實現步驟如下：

1)線性化全方位推進器的最大推力約束方程；

2)建立二次規劃最優推力分配模型；

3)應用光滑牛頓法求解推力分配最優解。

4、所述線性化全方位推進器的最大推力約束方程的具體實現方法如下：

1)將全方位推進器的推力范圍，表示為以最大推力f_max為半徑的圓形區域；

2)在誤差允許的范圍內，將這個圓形區域近似為一個凸多邊形；

3)由凸多邊形的各頂點坐標，構造全方位推進器的最大推力線性約束不等式，其數學描述為：