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船舶动力定位的数学模型和滤波方法 被引量：21
1
作者 王宗义 肖坤 +1 位作者 庞永杰 李殿璞 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2002年第4期24-28,43,共6页
分析了船舶动力定位中的运动数学模型和滤波方法 ,给出了船舶动力定位中所使用的低频数学模型和高频数学模型 ,利用Kalman滤波方法估计船舶位置和艏向低频运动 ,用于船舶动力定位 ,同时剔除来自位置和艏向传感器信息中的高频运动分量和... 分析了船舶动力定位中的运动数学模型和滤波方法 ,给出了船舶动力定位中所使用的低频数学模型和高频数学模型 ,利用Kalman滤波方法估计船舶位置和艏向低频运动 ,用于船舶动力定位 ,同时剔除来自位置和艏向传感器信息中的高频运动分量和噪声 .最后针对具体的船型进行了分析和设计 . 展开更多
关键词 船舶工程 动力定位 KALMAN滤波
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一种波浪中的船舶动力定位运动建模方法研究 被引量：26
2
作者 李文魁 张博 +2 位作者 田蔚风 陈永冰 周永余 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1051-1054,共4页
船舶动力定位是在船舶低速条件下对航向和位置进行控制,控制效果受海浪干扰的影响较大。考虑具有修正PM波谱的长峰不规则浪,基于海浪幅值响应算子(RAO)研究了船舶在海浪中的六自由度运动预报模型。以船舶定点保持模式为例,采用船模实验... 船舶动力定位是在船舶低速条件下对航向和位置进行控制,控制效果受海浪干扰的影响较大。考虑具有修正PM波谱的长峰不规则浪,基于海浪幅值响应算子(RAO)研究了船舶在海浪中的六自由度运动预报模型。以船舶定点保持模式为例,采用船模实验数据,对海浪作用下的船舶纵荡、横荡和转艏运动进行了数值仿真,给出了运动RAO频率特性曲线和船舶运动时域响应曲线,验证了该方法的有效性。该方法用于船舶在波浪中的运动预报和动力定位系统设计,具有实用性和经济性。 展开更多
关键词 船舶动力定位 幅值响应算子 海浪干扰 建模
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海上不规则波浪扰动对船舶运动的影响 被引量：22
3
作者 钱小斌 尹勇 +1 位作者 张秀凤 李业 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期116-124,共9页
针对动力定位船舶高精度六自由度运动数学模型的需求,研究了不规则海浪扰动的建模方法及其对船舶运动的影响,对比了长峰波与短峰波的波面形状及其产生的波浪力和力矩;基于傅汝德-克雷诺夫假设,将船舶近似为箱型船,建立了长峰和短峰不规... 针对动力定位船舶高精度六自由度运动数学模型的需求,研究了不规则海浪扰动的建模方法及其对船舶运动的影响,对比了长峰波与短峰波的波面形状及其产生的波浪力和力矩;基于傅汝德-克雷诺夫假设,将船舶近似为箱型船,建立了长峰和短峰不规则波对动力定位船舶产生的扰动时域模型;基于微幅波假设和线性叠加原理,采用中国沿海的频率谱和国际拖曳水池会议推荐的扩散函数,建立了长峰和短峰不规则波的三维波面模型,并对一艘动力定位船舶进行了主浪向角为90°、135°和180°的仿真验证。仿真结果表明:长峰波和短峰波所产生的一阶波浪力均呈高频振动变化;当主浪向角为90°时,长峰波产生的一阶波浪纵向力、纵摇力矩、横摇力矩接近于0;当主浪向角为180°时,长峰波产生的一阶波浪横向力、艏摇力矩、横摇力矩接近于0;长峰波产生的二阶波浪力和力矩比短峰波大19.2%;短峰波较长峰波在形状上更具有不规则性和不对称性,短峰不规则波可对船舶在波浪中的运动产生较大影响。 展开更多
关键词 船舶工程 动力定位模拟器 线性叠加 短峰波 长峰波 扰动
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基于动态面控制的船舶动力定位控制律设计 被引量：18
4
作者 杜佳璐 杨杨 +1 位作者 胡鑫 陈海泉 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期36-42,50,共8页
针对水面船舶动力定位控制问题,考虑带有未知界的时变环境扰动,将动态面控制技术与矢量逆推方法相结合,设计了船舶动力定位系统的自适应鲁棒非线性控制律。引入动态面控制技术,利用一阶滤波器的微分项代替虚拟控制矢量的微分项,使得在... 针对水面船舶动力定位控制问题,考虑带有未知界的时变环境扰动,将动态面控制技术与矢量逆推方法相结合,设计了船舶动力定位系统的自适应鲁棒非线性控制律。引入动态面控制技术,利用一阶滤波器的微分项代替虚拟控制矢量的微分项,使得在控制律设计过程中的微分运算被简单的代数运算所替代,简化了计算,易于工程实现。为阻止自适应参数漂移,采用包含基于σ-修正泄漏项的自适应律估计未知扰动的界。应用Lyapunov函数证明了所设计的控制律能迫使船舶的位置和艏向角达到并保持在期望值,保证船舶动力定位闭环系统中所有信号最终一致有界。仿真结果表明:在水平面上,当船舶初始位置偏离期望位置25m时,利用设计的控制律能迫使船舶在50s内达到期望的目标位置,因此,所设计的控制律是有效的。 展开更多
关键词 船舶工程 动力定位系统 动态面控制 矢量逆推法 自适应鲁棒控制
原文传递
模糊控制器在船舶动力定位系统中的应用及改进 被引量：10
5
作者 张桂兰 邓志良 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期26-30,共5页
本文研究了船舶动力定位中模糊控制的应用问题,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定,并应用可变论域的思想对模糊控制器进行改进。对船舶的纵向运动进行了控制与仿真,并且做了比较与分析。仿真结果表明,改进的模糊控制器能对... 本文研究了船舶动力定位中模糊控制的应用问题,探讨了模糊控制中隶属函数和模糊规则的具体制定,并应用可变论域的思想对模糊控制器进行改进。对船舶的纵向运动进行了控制与仿真,并且做了比较与分析。仿真结果表明,改进的模糊控制器能对船舶的动力定位实施更有效的控制。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 模糊控制 动力定位 可变论域 仿真
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基于DRNN神经网络的PD混合控制技术在船舶动力定位系统中的应用 被引量：10
6
作者 夏国清 Corbett Dan R 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期48-54,共7页
船舶在海上运动是一种复杂的非线性运动,其水动力系数很难精确确定,而海洋环境的随机干扰因素也在不断地发生变化,因此需要研究具有鲁棒性和自适应能力的船舶动力定位控制技术。P ID控制在优化参数的条件下,对于能够建立精确数学模型的... 船舶在海上运动是一种复杂的非线性运动,其水动力系数很难精确确定,而海洋环境的随机干扰因素也在不断地发生变化,因此需要研究具有鲁棒性和自适应能力的船舶动力定位控制技术。P ID控制在优化参数的条件下,对于能够建立精确数学模型的确定性系统具有鲁棒性好和可靠性高的特点,但对于船舶运动这样复杂的非线性系统其控制效果不理想,而神经网络具有自学习和自适应能力,因此需要结合两者的特点,设计自适应能力强、鲁棒性好的控制技术。本文研究了基于DRNN神经网络的PD混合控制技术,并将其应用到船舶动力定位系统。仿真结果表明该方法有效,且具有较好的鲁棒性和自适应能力,提高了动力定位系统的精度和性能。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 动力定位系统 数学模型 PD DRNN神经网络 混合控制
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基于模型预测控制的船舶动力定位约束控制 被引量：12
7
作者 王元慧 施小成 边信黔 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2007年第3期22-25,共4页
研究了模型预测控制在船舶动力定位系统约束控制中的应用,建立了3自由度动力定位船舶的数学模型,提出了船舶动力定位系统设计中应考虑的各种约束.针对某供应船,根据模型预测控制理论进行了动力定位控制器设计,使约束的处理问题贯穿于控... 研究了模型预测控制在船舶动力定位系统约束控制中的应用,建立了3自由度动力定位船舶的数学模型,提出了船舶动力定位系统设计中应考虑的各种约束.针对某供应船,根据模型预测控制理论进行了动力定位控制器设计,使约束的处理问题贯穿于控制系统设计的始终.仿真试验验证了模型预测控制算法应用于船舶动力定位约束控制的有效性. 展开更多
关键词 船舶 动力定位 约束控制 模型预测控制 供应船
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大型海缆船技术发展现状及趋势 被引量：12
8
作者 尉志源 毛建辉 张志刚 《船舶》 2019年第5期81-89,共9页
海缆船的电缆装载能力是海底电缆工程的关键指标,其铺缆装备的能力和效率也成为制约海缆船作业效率的重要因素。文中首先介绍了海缆船的主要应用方向,分析了国内外海缆船的技术现状。通过研究国外大型海缆船的技术现状,归纳了大型海缆... 海缆船的电缆装载能力是海底电缆工程的关键指标,其铺缆装备的能力和效率也成为制约海缆船作业效率的重要因素。文中首先介绍了海缆船的主要应用方向,分析了国内外海缆船的技术现状。通过研究国外大型海缆船的技术现状,归纳了大型海缆船在船型及主尺度、作业方式和主要性能的技术特点;然后推出了两型分别用于近海和远海航区的5 000吨级海缆船设计方案,研究了两型船主要技术参数、作业系统及能力;最后对未来大型海缆船的发展进行展望,初步探讨了大型海缆船的四个发展方向。 展开更多
关键词 大型海缆船 船型特点 电缆盘 铺缆 布缆机 动力定位
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钻井船漂移状态下隔水管-井口系统安全分析 被引量：11
9
作者 盛磊祥 许亮斌 周建良 《石油机械》 2017年第9期57-62,共6页
常规钻井平台位置警戒圈根据隔水管的静态分析方法确定,无法考虑风、浪、流等载荷作用下平台的运动轨迹,也不能确定平台达到极限位置的时间,存在一定的局限性。为此,建立了基于钻井平台-隔水管-水下井口系统的动态耦合方法,采用FLEXCOM... 常规钻井平台位置警戒圈根据隔水管的静态分析方法确定,无法考虑风、浪、流等载荷作用下平台的运动轨迹,也不能确定平台达到极限位置的时间,存在一定的局限性。为此,建立了基于钻井平台-隔水管-水下井口系统的动态耦合方法,采用FLEXCOM软件建立了钻井平台漂移分析的有限元模型,得出平台动态漂移轨迹与漂移情况下隔水管-井口系统的载荷状态,并结合平台应急解脱作业的响应时间,提出了钻井船允许的漂移时间和漂移距离的计算方法。分析结果表明:漂移分析模型综合考虑了风、浪、流等载荷的影响,能够动态预测平台动力定位失效情况下钻井船的漂移轨迹;在隔水管-井口系统的选型设计时,要针对具体井开展漂移分析计算,根据计算结果评估漂移时间和距离是否满足平台响应的时间要求,根据分析确定限制因素,针对性地采取强化措施。所得结论对于保证深水钻井隔水管系统和水下井口系统的完整性具有重要意义。 展开更多
关键词 钻井船 漂移 隔水管 警戒圈 动力定位 井口系统 解脱点
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船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制 被引量：11
10
作者 杜佳璐 李文华 +1 位作者 郑凯 于双和 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期70-75,91,共7页
针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非... 针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性. 展开更多
关键词 船舶 动力定位系统 非线性 观测器 串级系统理论 输出反馈
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遗传粒子群优化算法在船舶动力定位控制中的应用 被引量：10
11
作者 薛彩霞 袁伟 +1 位作者 俞孟蕻 樊冀生 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第4期111-115,共5页
针对船舶动力定位系统精确定点控制的问题,结合遗传算法(GA)独特的选择交叉变异功能和粒子群优化算法(PSO)较好的记忆功能等优点,提出了遗传粒子群(GAPSO)算法,并应用到最优控制性能指标加权矩阵的权重系数选择中。通过1艘海工多用途动... 针对船舶动力定位系统精确定点控制的问题,结合遗传算法(GA)独特的选择交叉变异功能和粒子群优化算法(PSO)较好的记忆功能等优点,提出了遗传粒子群(GAPSO)算法,并应用到最优控制性能指标加权矩阵的权重系数选择中。通过1艘海工多用途动力定位船舶定点控制仿真实验,使船舶纵荡和横荡的位置及艏摇角都逐渐保持在期望值,且所有输出值都收敛有界,结果与传统最优控制相比,遗传粒子群算法在最优控制中更具有效性及较好的寻优性能,有益于船舶工程的应用。 展开更多
关键词 船舶 动力定位系统 最优控制 遗传粒子群算法 权重系数
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基于模糊神经网络的动力定位系统 被引量：6
12
作者 邓志良 谷丽丽 +1 位作者 胡寿松 潘芝萍 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期35-39,共5页
针对船舶动力定位系统,采用神经网络来实现模糊控制的模糊化、规则推理到反模糊化的整个过程,并且采用BP算法进行网络学习;同时针对船舶的纵向运动进行了仿真、比较与分析。仿真结果表明,这种模糊神经网络对船舶的动力定位实施的可行性... 针对船舶动力定位系统,采用神经网络来实现模糊控制的模糊化、规则推理到反模糊化的整个过程,并且采用BP算法进行网络学习;同时针对船舶的纵向运动进行了仿真、比较与分析。仿真结果表明,这种模糊神经网络对船舶的动力定位实施的可行性及有效性。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 模糊神经网络 动力定位 BP算法
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铺管船定位作业时的建模与分析 被引量：8
13
作者 谢文博 付明玉 +1 位作者 陈翠和 黄福祥 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期101-108,共8页
建立了J型半潜式铺管起重船非线性船舶运动数学模型和环境模型。采用自然悬链线法得到管道对船舶的近似动态水平作用力模型,给出了随着船体运动管道受到的作用力和管道形状的变化。针对铺管作业时张紧器和管道间的恒张力问题设计了控制... 建立了J型半潜式铺管起重船非线性船舶运动数学模型和环境模型。采用自然悬链线法得到管道对船舶的近似动态水平作用力模型,给出了随着船体运动管道受到的作用力和管道形状的变化。针对铺管作业时张紧器和管道间的恒张力问题设计了控制器,控制器限制了船舶的运动和管道作用力的变化率,从而使管道和张紧器之间不会出现滑动,保证了铺管作业的安全性。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 船舶数学模型 J型铺管 动力定位 悬链线
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基于超声波的模型船舶室内定位系统研究 被引量：8
14
作者 叶宝玉 王钦若 +2 位作者 熊建斌 杨娜 邓九英 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第19期258-260,265,共4页
针对模型船舶动力定位系统室内环境的全球定位系统信号受限问题,提出一种基于超声波的高精度室内定位解决方案。应用加权最小二乘法建立系统定位算法的数学模型,给出方程的求解过程。实验结果表明,该算法得出的船舶位置理论值与真实值... 针对模型船舶动力定位系统室内环境的全球定位系统信号受限问题,提出一种基于超声波的高精度室内定位解决方案。应用加权最小二乘法建立系统定位算法的数学模型,给出方程的求解过程。实验结果表明,该算法得出的船舶位置理论值与真实值较为吻合,能为模型船舶动力定位系统的应用与研究提供理论基础。 展开更多
关键词 船舶 动力定位 最小二乘法 超声波 全球定位系统
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船舶动力定位系统的在线模型预测控制 被引量：7
15
作者 邓志良 胡寿松 张军峰 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期87-96,共10页
针对船舶动力定位问题提出了基于线性核函数在线支持向量回归的模型预测控制方案。在线支持向量回归算法的引入可以通过在线调整,确保预测模型的精确性。基于线性核函数的模型预测控制能够方便、迅速地求取控制律的解析表达式,保证控制... 针对船舶动力定位问题提出了基于线性核函数在线支持向量回归的模型预测控制方案。在线支持向量回归算法的引入可以通过在线调整,确保预测模型的精确性。基于线性核函数的模型预测控制能够方便、迅速地求取控制律的解析表达式,保证控制律的最优性以及算法的快速性。仿真结果证明了该控制方案的有效性。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 动力定位 在线支持向量回归 模型预测控制
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基于渐消记忆自适应滤波的船舶动力定位算法仿真（英文） 被引量：8
16
作者 张闪 邹早建 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1497-1506,共10页
由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立。为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号。采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作... 由于船舶在海上运动的复杂性和非线性,精确的船舶动力定位系统数学模型难以建立。为了实现有效的动力定位控制,需要应用一定的状态估计滤波算法得到所需的船舶运动低频信号。采用常规的Kalman滤波,状态变量的新测量值对预测值的修正作用下降,旧测量值的影响随着计算步数的累积而相对提高,这是引起滤波发散的主要原因之一。文章针对船舶动力定位系统中使用常规的Kalman滤波而存在的模型不精确、不能准确表达系统噪声和测量噪声等问题,采用渐消记忆自适应滤波估算低频运动信息,在状态估计算法中引入渐消记忆因子,减小旧测量值对状态估计值的影响权重,从而增大新测量值的作用;并根据滤波发散判断准则,选择适当的渐消记忆因子值来抑制滤波器的发散,使控制器输出较为平稳,从而降低推力系统不必要的能耗。仿真实验表明,所设计的自适应滤波器的收敛性、跟踪性优于常规的Kalman滤波,有效地提高了系统的定位精度和稳定性。 展开更多
关键词 船舶动力定位 状态估计 渐消记忆自适应滤波 KALMAN滤波
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海洋工程船综合电力系统应用综述 被引量：7
17
作者 缪燕华 吴斐文 《船舶》 2009年第1期38-42,共5页
针对近期正在开发的多型海洋工程船,在概括介绍了其船型特点的同时,对其综合电力系统的各个方面作了描述,引荐了与其密切相关的国际性指导文件的主要内容,对了解当前综合电力系统的发展动态有参考价值,且对处于创新自强的我国海洋工程... 针对近期正在开发的多型海洋工程船,在概括介绍了其船型特点的同时,对其综合电力系统的各个方面作了描述,引荐了与其密切相关的国际性指导文件的主要内容,对了解当前综合电力系统的发展动态有参考价值,且对处于创新自强的我国海洋工程船的发展有所促进。 展开更多
关键词 海洋工程船 电力推进 动力定位 中压电力系统 计算机自动化 IMCA
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海上作业多用途工作船自动控制系统(一)——动力定位系统的控制与冗余技术 被引量：5
18
作者 孟宪尧 韩新洁 白广来 《世界海运》 2004年第3期14-16,共3页
海上作业多用途工作船是为适应海洋石油开发而出现的一种特殊类型船,其中动力定位系统是最重要的控制装置。由于船舶在海上受各种无规律运动的海浪、风、水流等影响,定位控制难度很大。本文介绍动力定位控制系统的原理和优化控制的方法... 海上作业多用途工作船是为适应海洋石油开发而出现的一种特殊类型船,其中动力定位系统是最重要的控制装置。由于船舶在海上受各种无规律运动的海浪、风、水流等影响,定位控制难度很大。本文介绍动力定位控制系统的原理和优化控制的方法,并介绍冗余技术在动力定位系统中的应用。 展开更多
关键词 多用途工作船 海上作业 动力定位 自动控制 冗余技术
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基于UKF联邦滤波的动力定位船舶运动状态估计 被引量：8
19
作者 孙行衍 付明玉 +2 位作者 施小成 陈幼珍 谢文博 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期114-128,共15页
针对动力定位船舶,采用基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的联邦滤波技术,利用多种位置参考系统和电罗经的测量值来实现对船舶运动状态的估计。从传感器测量原理出发,采用非线性的测量方程,实现对多种位置参考系统传感器特征的描述,利用UKF滤波... 针对动力定位船舶,采用基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的联邦滤波技术,利用多种位置参考系统和电罗经的测量值来实现对船舶运动状态的估计。从传感器测量原理出发,采用非线性的测量方程,实现对多种位置参考系统传感器特征的描述,利用UKF滤波方法和联邦滤波结构将动力定位船舶配备的多个冗余位置参考系统的测量数据进行有效融合,从而提高对船舶运动状态估计的精度和可靠性。仿真结果表明,采用基于UKF的联邦滤波方法可以有效实现对动力定位船舶相关运动状态的估计。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 动力定位 联邦滤波 UKF 状态估计
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海工船动力定位能力分析系统研究与应用 被引量：7
20
作者 李军 方泉根 龚少军 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第1期120-125,共6页
结合IMCA相关规范,介绍预估船舶动力定位能力的方法,阐述动力定位能力的计算流程,分析常见的风、流系数的区别与适用范围,给出适用于海洋工程辅助船的风力及水流力计算系数,编制船舶动力定位能力分析系统。以海洋工程辅助船为对象,预估... 结合IMCA相关规范,介绍预估船舶动力定位能力的方法,阐述动力定位能力的计算流程,分析常见的风、流系数的区别与适用范围,给出适用于海洋工程辅助船的风力及水流力计算系数,编制船舶动力定位能力分析系统。以海洋工程辅助船为对象,预估其最大动力定位能力及在定海况下各桨推力使用情况,分析各类型系数在计算中的结果,并结合试验验证该系统的可靠性。 展开更多
关键词 船舶工程 动力定位 动力定位能力曲线 海洋工程辅助船
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