动力定位系统推力分配算法及策略研究

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动力定位系统是深海资源开发不可或缺的关键支持系统,是海洋工程装备的重要组成部分。随着其应用范围扩大,对动力定位系统性能也提出了更高的要求。推力分配模块是动力定位系统重要组成部分,本文就推力分配模块中的算法及策略进行了研究。  论文对国内外动力定位系统中推力分配的研究现状做了总结,提出了推力优化分配中依然存在的问题,对目前应用在推力分配中主流的推进器类型和推力优化分配的数学模型做了介绍。  针对迭代算法求解推力优化分配问题的有效性及求解问题的实时性,论文中引入了二次规划有效集法解决推力优化分配问题,并通过改进处理,解决了迭代算法的实时性问题,同时实现了广义逆法求解固定角度推力分配问题,并与序列二次规划法进行了对比。  对于全回转推进器,水动力的干扰对推进器的效率影响很大,推进器间的水动力干扰问题需要被充分考虑。论文采取了不同的策略对干扰区域进行处理,对数学模型作相关的凸化处理,如区域切割等;针对推进器上存在多个干扰区域时直接设置推力禁区导致损失推力可行域,对推力分配中权值矩阵的影响进行了研究,通过改变权值比例和最小推力达到避免推进器落入干扰区域的目的。  配备动力定位船舶或平台所面临的工况和海况越来越复杂,这也对推力分配模块的能力提出了更高的要求。论文基于二次规划有效集法和广义逆法,结合四种推力分配模式,根据工况海况建立了平滑有效的切换标准,形成了自适应的推力优化分配模块。在仿真平台上结合控制器验证了切换机制的有效性。
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