基于滑模的铺缆船动力定位系统航迹控制方法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:demon3214
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在快速发展的海底光缆通信技术的带动下,铺缆船的发展越来越快;铺缆船是海底光缆铺设作业必备的大型设备,其主要任务是按照预定的铺缆路径拖拽埋设犁完成海缆的铺设。目前铺缆船大都装备动力定位系统,该系统具有操作便捷、机动灵活等优点,能够有效地提高铺缆船的操纵性能。  本文以某动力定位船作为铺缆船,分别介绍了铺缆系统的组成部分及作用,进而基于铺缆船低速运行的特点分别建立了铺缆船动力学和运动学低频模型,并且建立了海洋环境干扰模型,最后根据动力定位铺缆船的运动模型编写了该船模的仿真程序,验证了船模良好的操纵性能。  在对铺缆系统埋设犁和拖链的研究中,首先着重分析并建立了埋设犁受到的海床砂土摩擦阻力的数学模型和拖链运动数学模型,通过对二者模型的仿真分析,验证了其符合实际要求;为了研究拖链运动和铺缆船运动之间的相互影响,之后对两者之间的耦合运动进行分析并建立了两者间的耦合系统模型。  在对铺缆船航迹控制策略的研究中,首先通过拖链悬链线方程,由设定的铺缆路径即埋设犁的期望工作路径得到了铺缆船的期望路径,并分别讨论了综合循迹控制和分离循迹控制两种循迹控制策略,分析了各自的优缺点后,最终选用综合循迹控制方法对铺缆船的航迹进行控制;  在对动力定位铺缆船控制器的设计中,首先设计了滑模控制方法对铺缆船进行循迹控制,并仿真验证所设计的控制器的精度,针对滑模控制中不确定干扰项以及抖振现象,首先对该不能确定的干扰进行实参化估计,进而利用自适应控制方法求出该参数的自适应律,最后设计出了自适应滑模变结构航迹控制器以适应复杂多变的海洋环境并削弱滑模控制中的抖振现象,通过仿真发现该控制方法有效地提升了对铺缆船航迹的控制性能。
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