[發明專利]動力定位船舶的抗干擾控制方法、裝置與電子設備

有效

• 申請號: 201910298731.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109917657B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 魏新江;魏永麗;岳峻;張慧鳳;由麗宏;胡鑫;韓建
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍;苗曉靜

本發明實施例提供一種動力定位船舶的抗干擾控制方法、裝置與電子設備，其中該方法包括：通過分析所述動力定位船舶的運動特性和動力特征，考慮海洋風、浪和流等的環境干擾，建立所述動力定位船舶的狀態空間數學模型；基于所述狀態空間數學模型，設計干擾觀測器并利用其獲取所述動力定位船舶的外部環境干擾預估量；基于所述外部環境干擾預估量，設計抗干擾控制器，并基于所述抗干擾控制器、所述狀態空間數學模型和所述外部環境干擾預估量，獲取抗干擾控制閉環系統；基于所述抗干擾控制閉環系統，對所述動力定位船舶進行基于干擾補償的抗干擾控制。本發明實施例在保證控制精度和控制穩定性的同時，有效降低模型復雜度和控制過程計算量。

技術領域

本發明實施例涉及船舶定位技術領域，更具體地，涉及一種動力定位船舶的抗干擾控制方法、裝置與電子設備。

背景技術

船舶動力定位系統(Dynamic Positioning System,DPS)是指動力定位船舶依靠自身的推進裝置產生推力，使得船舶保持一定的姿態或者沿著固定的軌跡航行的控制系統。船舶動力定位系統在鉆井平臺和供給船等船舶上得到了廣泛應用并取得了較好的效果。

然而，船舶在海洋環境中航行會受到來自周圍海洋環境干擾的影響，如風、浪、流等不確定海洋環境。目前，為了克服這些影響，針對船舶動力定位系統的控制方法主要有自適應控制、PID控制、反步法控制、神經網絡控制，模糊控制等。由于風、浪、流等環境干擾具有難以預測性，對于實際的船舶運動，自適應控制方法并不能有效解決動力定位系統的控制問題，傳統的PID控制也無法滿足船舶控制精度和穩定性的要求，而反步法控制、神經網絡控制，模糊控制等，又對控制對象模型要求較高且計算量大，實用性較差。

發明內容

為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發明實施例提供一種動力定位船舶的抗干擾控制方法、裝置與電子設備，用以在保證控制精度和控制穩定性的同時，有效降低模型復雜度和控制過程計算量。

第一方面，本發明實施例提供一種動力定位船舶的抗干擾控制方法，包括：

通過分析所述動力定位船舶的運動特性和動力特征，結合海洋風、浪和流的環境干擾，建立所述動力定位船舶的狀態空間數學模型；

基于所述狀態空間數學模型，設計干擾觀測器，并利用所述干擾觀測器，獲取所述動力定位船舶的外部環境干擾預估量；

基于所述外部環境干擾預估量，設計抗干擾控制器，并基于所述抗干擾控制器、所述狀態空間數學模型和所述外部環境干擾預估量，獲取所述動力定位船舶的抗干擾控制閉環系統；

基于所述抗干擾控制閉環系統，對所述動力定位船舶進行基于干擾補償的抗干擾控制。

第二方面，本發明實施例提供一種動力定位船舶的抗干擾控制裝置，包括：

第一建模模型，用于通過分析所述動力定位船舶的運動特性和動力特征，結合海洋風、浪和流的環境干擾，建立所述動力定位船舶的狀態空間數學模型；

第二建模模型，用于基于所述狀態空間數學模型，設計干擾觀測器，并利用所述干擾觀測器，獲取所述動力定位船舶的外部環境干擾預估量；

第三建模模型，用于基于所述外部環境干擾預估量，設計抗干擾控制器，并基于所述抗干擾控制器、所述狀態空間數學模型和所述外部環境干擾預估量，獲取所述動力定位船舶的抗干擾控制閉環系統；

控制模塊，用于基于所述抗干擾控制閉環系統，對所述動力定位船舶進行基于干擾補償的抗干擾控制。

第三方面，本發明實施例提供一種電子設備，包括：至少一個存儲器、至少一個處理器、通信接口和總線；所述存儲器、所述處理器和所述通信接口通過所述總線完成相互間的通信，所述通信接口用于所述電子設備與動力定位船舶設備之間的信息傳輸；所述存儲器中存儲有可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時，實現如上第一方面所述的動力定位船舶的抗干擾控制方法。