[發(fā)明專利]基于指令濾波反步法的船舶動力定位輔助錨泊系統(tǒng)設計

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211330354.3
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115686008A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉彩云;韓旭;陳興華;佟海艷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供的是一種基于指令濾波反步法的船舶動力定位輔助錨泊系統(tǒng)(Dynamic Positioning Assisted Mooring，簡稱DPAM)設計方法。包括錨泊系統(tǒng)(1)、指令濾波控制器(2)、推進器系統(tǒng)(3)、位置參考系統(tǒng)(4)、傳感器系統(tǒng)(5)、DPAM船舶(6)、有限時間干擾觀測器(7)、顯控計算機(8)、導引系統(tǒng)(9)、張力傳感器(10)等。本發(fā)明采用指令濾波反步法設計控制器，避免了對虛擬控制律復雜的求導運算過程，有效的提高了船舶動力定位系統(tǒng)的的定位精度。同時，借助非線性有限時間干擾觀測器對時變海洋環(huán)境干擾做出有限時間估計，存在外界干擾的情況下系統(tǒng)能夠獲得到較好的控制效果。

技術領域

本發(fā)明涉及定位控制系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種基于指令濾波反步法的船舶動力定位輔助錨泊系統(tǒng)。

背景技術

伴隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)，海洋工程的作業(yè)區(qū)域也逐步向遠海地區(qū)推進。與此同時，對船只海洋作業(yè)的效率、安全性、自動化程度等也提出了更嚴格的要求。由于海水深度的增加，傳統(tǒng)的錨泊定位方式已經(jīng)不能夠滿足海上作業(yè)需求，因此動力定位技術應運而生。動力定位系統(tǒng)可以使海上平臺和船只面對海洋環(huán)境干擾(風、浪、流)的情況下，僅使用自身推進系統(tǒng)來保持期望的位置或運動軌跡。動力定位系統(tǒng)不受海水深度的影響，靈活性強、定位精度高，可在多種海況下作業(yè)。但動力定位系統(tǒng)工作時需要持續(xù)消耗燃料，成本相對較高，并且在惡劣海況下單純的使用動力定位系統(tǒng)并不能達到很好的定位效果，因此將錨泊定位與動力定位相結合的一種混合定位方式是當前領域的重要研究方向之一。

中國專利CN105929825A提出了一種基于神經(jīng)動態(tài)模型的船舶動力定位反步控制方法。該專利采用反步法設計動力定位控制系統(tǒng)的控制率，通過定義變量誤差、設計虛擬控制信號，有效的提高了無人船的控制精度。與該方法不同的是，本發(fā)明在考慮外界環(huán)境干擾與船舶推進器動態(tài)特性的前提下，采用指令濾波反步法設計控制器，避免了對虛擬控制律復雜的求導運算。并將錨泊系統(tǒng)、非線性有限時間干擾觀測器與所設計的控制器相結合，借助李雅普諾夫理論證明了綜合后閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

1、發(fā)明目的：

本發(fā)明的目的在于設計一種抗干擾能力好、安全性較強、定位精度高的的基于指令濾波反步法的船舶動力定位輔助錨泊系統(tǒng)。本發(fā)明的目的還在于設計一種基于指令濾波反步法的船舶動力定位輔助錨泊控制方法。

2、技術方案