动力定位系统的推力分配研究

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1、学校代码：10289分类号：U674.31密级：公开学号：129030039江苏科技大学硕士学位论文动力定位系统的推力分配研究研究生姓名朱艳导师姓名李建祯申请学位类别工程硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业控制工程论文提交日期2014年12月20日研究方向船舶自动化论文答辩日期2015年3月20日答辩委员会主席曾庆军教授评阅人盲审盲审2015年3月20日分类号：U674.31密级：公开学号：129030039工程硕士学位论文动力定位系统的推力分配研究学生姓名朱艳指导教师李建祯讲师江苏科技大学二O一五年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequiremen

2、tsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheThrustAllocationforDynamicPositioningSystemSubmittedbyNameZhuYanSupervisedbyProfessorNameLiJianzhenJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2015江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文

3、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要现代工业的迅猛发展和人类生活水平的提高，使得人类

4、对各类资源的需求量越来越大。近年来，随着陆地和近海资源的日渐枯竭，人类对深海的开发越来越频繁。由于传统的锚泊技术无法满足深海作业的要求，越来越多的海洋平台和船舶采用了动力定位系统。动力定位系统能利用自身推进器产生的推力来抵消外界力，从而使船舶或海洋平台保持在指定位置或者沿着期望的轨迹运动。作为动力定位系统的重要组成部分，推力分配的主要作用是根据动力定位所需要的总推力来计算各推进器的最优推力，使动力定位系统的相关性能得到提升。本文以“新海虎9”号耙吸式挖泥船为研究对象，该船的特点是采用了桨/舵组合。因此文中重点研究了以桨/舵组合为主推的推力分配问题，这比采用全回转推进器的推力分配问题要困难的多

5、。文中针对桨/舵组合这个研究对象，建立对应的目标函数和约束条件。目标函数中主要考虑能源消耗的最小化、艏向最优、推进器机械磨损最少、最小化推进器最大推力等几方面。约束中主要考虑推力、力矩的平衡，推进器的推力区域，舵角变化率，推力变化率等限制。文中分别采用了序列二次规划算法和自适应混沌粒子群算法两种优化算法来处理推力分配问题。这两种算法各有优缺点，比如前者稳定快速，但易陷入局部收敛；后者是一种改进后的智能仿生算法，结构简单、全局收敛、易于实现，但运算时间较长。在不同的测试环境条件下，代入适当参数进行仿真测试，经过多次仿真得到的实验结果表明，上述两种算法均能达到预期效果。相对于序列二次规划算法，自

6、适应混沌粒子群算法所得结果更优，但要想应用到实船的动力定位系统中还需要缩短运行时间。关键词动力定位系统；推力分配；序列二次规划法；自适应混沌粒子群法IAbstactAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernindustry,andtheraisingoflivingstandardsofthehumanity,people'sdemandsonallkindsofresourcesareincreasingdaybyday.Recently,alongwiththedryingupofonshoreoroffshoreresources,exploitat

7、ionofdeepseaisbecomingmoreandmorefrequent.Sinceanchorsarenotsuitableforpositioningindeepsea,moreandmoredrillingrigsorvesselshaveadopteddynamicpositioningsystem(DPS).Shipswillbepositionedatadesiredpositionor