[發明專利]一種用于船舶動力定位系統的改進推力分配方法

有效

• 申請號: 201810622244.1
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108628171B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 李新飛;袁利毫;吳昌楠;昝英飛;李想;國巖;陳忠言
• 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

1.一種用于船舶動力定位系統的改進推力分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：對控制器輸出的期望推力指令進行歸一化處理：

將水平面內的三個期望控制電壓進行歸一化處理，再根據船舶實際配備推進系統的推力能力確定歸一化后的放大倍數和權重系數；

第二步：利用直接分配方法進行第一次分配：

根據歸一化放大后的期望推力指令，直接計算出每個推進器的橫向和縱向推力分量，直接分配分配后合力與分配前相同；

第三步：全回轉推進器方位角的計算：

直接分配后，根據全回轉推進器的橫向和縱向推力分量，計算推進器的回轉方位角，然后判斷回轉角是否進入回轉角禁止域范圍，若進入，則修正推進器的方位角；

第四步：更新推進器的位置矩陣，用偽逆算法進行二次分配：

根據第三步中修正的推進器方位角，來更新推進器位置矩陣中的角度變量，然后建立二次優化目標函數，用偽逆算法求解出推進器最優推力大小。

2.根據權利要求1所述的一種用于船舶動力定位系統的改進推力分配方法，其特征在于，第一步所述的對控制器輸出的期望控制值的歸一化處理公式為：

δ_d＝U_N×u_d

式中：δ_d＝[δ₁ δ₂ δ₃]^T為歸一化后的期望控制電壓向量；δ₁為歸一化后的縱向控制電壓；δ₂為歸一化后的橫向控制電壓；δ₃為歸一化后的期望偏航控制電壓；u_d＝[u_X u_Y u_N]^T為期望推力對應的控制電壓；

歸一化對角陣U_N如下式所示：

式中：u_H＝|u_X|+|u_Y|+|u_N|為三自由度控制電壓的絕對值之和；u_X表示縱向電壓，u_Y表示橫向電壓，u_N表示轉艏電壓；

所述的對控制器輸出的期望控制值的放大處理公式為：

τ_d＝Λδ_d

式中：τ_d＝[X_d Y_d N_d]^T為三自由度的期望推力分配，X_d為期望縱向推力，Y_d為期望橫向推力，N_d為期望轉艏力矩；Λ為放大和權重對角陣，可用下式表示：

Λ＝diag{k₁l₁,k₂l₂,k₃l₃}

式中：k₁、k₂、k₃分別為縱向、橫向推力和偏航力矩對應的放大倍數；l₁、l₂、l₃分別為縱向、橫向推力和偏航力矩對應的權重系數。