[發(fā)明專利]動(dòng)力定位船舶的固定角度推力分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810052459.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108333926B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮輝;劉夢(mèng)佳;徐海祥;余文曌;韓鑫;廖剛;周志杰;盧林楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西;李滿

本發(fā)明涉及一種動(dòng)力定位船舶的固定角度推力分配方法，它包括：步驟1：采用3個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器對(duì)動(dòng)力定位船舶進(jìn)行推進(jìn)，確定上層控制器給定的船舶三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的目標(biāo)推力所屬的象限，根據(jù)上述目標(biāo)推力所屬的象限確定每個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的固定推進(jìn)角度；步驟2：根據(jù)動(dòng)力定位船舶的推進(jìn)器布置位置，建立固定角度分配模式下的推力分配模型；步驟3：利用增廣拉格朗日乘子算法對(duì)所述固定角度分配模式下的推力分配模型進(jìn)行求解，得到各個(gè)推進(jìn)器的實(shí)際推力值；步驟4：將各個(gè)推進(jìn)器的實(shí)際推力值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的推進(jìn)器電機(jī)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明能減小推進(jìn)器磨損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶推力分配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)力定位船舶的固定角度推力分配方法。

背景技術(shù)

隨著人類對(duì)海洋開(kāi)發(fā)探索的深入，能源的巨大需求迫使海洋開(kāi)發(fā)進(jìn)入深水區(qū)作業(yè)，隨之而來(lái)的是更惡劣的海洋環(huán)境，在深水區(qū)作業(yè)的平臺(tái)供應(yīng)船、鉆井平臺(tái)和鉆探船等對(duì)定位作業(yè)精度和設(shè)備操縱條件要求較高，而傳統(tǒng)的錨泊系統(tǒng)受水深和機(jī)動(dòng)性限制，實(shí)現(xiàn)高精度定點(diǎn)定位的動(dòng)力定位技術(shù)是進(jìn)行海洋開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

動(dòng)力定位船舶是由控制系統(tǒng)、傳感器測(cè)量系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)組成。動(dòng)力定位技術(shù)是通過(guò)位置傳感器獲得位置偏差數(shù)據(jù)，由控制器計(jì)算出克服風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷所需的推力和力矩，經(jīng)過(guò)推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)船舶保持在預(yù)定位置。推力分配系統(tǒng)作為動(dòng)力定位船舶的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，主要根據(jù)上層控制器所要求的待分配力和力矩給出各個(gè)推進(jìn)器的推力，使船舶到達(dá)預(yù)定位置和方向的控制系統(tǒng)，以推進(jìn)器本身推力大小和推進(jìn)器之間的水動(dòng)力干擾等約束為前提條件，尋找推進(jìn)系統(tǒng)能量消耗最小的推力分配組合優(yōu)化問(wèn)題。

推力分配必須考慮推進(jìn)器的物理限制，以降低能耗和減少推進(jìn)器磨損為目標(biāo)，與時(shí)刻變化推進(jìn)器角度的可變角度推力分配相比，固定角度模式下的推力分配已然成為解決該問(wèn)題的較好方法，現(xiàn)有的方法是固定角度和可變角度模式，固定角度模式只是給出一組推進(jìn)器固定角度，并不能適用于多種推力分配情況，這種情況下的推力分配效果并不是很好；而可變角度模式則是時(shí)刻根據(jù)目標(biāo)推力時(shí)刻變化推進(jìn)器角度，但是這種方式對(duì)推進(jìn)器磨損太大，降低推進(jìn)器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力定位船舶的固定角度推力分配方法，該方法能解決動(dòng)力定位船舶Joystick模式下定向移動(dòng)控制力分配的問(wèn)題，以達(dá)到減小推進(jìn)器磨損的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)的一種動(dòng)力定位船舶的固定角度推力分配方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：采用3個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器對(duì)動(dòng)力定位船舶進(jìn)行推進(jìn)，確定由上層控制器給定的使船舶運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)推力所屬的象限，根據(jù)上述目標(biāo)推力所屬的象限確定每個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的固定推進(jìn)角度；

步驟2：根據(jù)動(dòng)力定位船舶的推進(jìn)器布置位置，建立固定角度分配模式下的推力分配模型；

步驟3：利用增廣拉格朗日乘子算法對(duì)所述固定角度分配模式下的推力分配模型進(jìn)行求解，得到各個(gè)推進(jìn)器的實(shí)際推力值；

步驟4：將各個(gè)推進(jìn)器的實(shí)際推力值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的推進(jìn)器電機(jī)轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明提供一種固定角度下的推力分配策略，實(shí)現(xiàn)根據(jù)控制力選擇對(duì)應(yīng)固定角度進(jìn)行推力分配(推力分配必須考慮推進(jìn)器的物理限制，以降低能耗和減少推進(jìn)器磨損為目標(biāo)，與時(shí)刻變化推進(jìn)器角度的可變角度推力分配相比，固定角度模式下的推力分配已然成為解決該問(wèn)題的較好方法)，降低推進(jìn)磨損和延長(zhǎng)推進(jìn)器壽命。