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水上航行器动力定位系统的控制算法研究 报告人： 导师： 专业： * 报告内容 论文背景知识 选题意义与价值 研究现状与趋势 研究内容与方法 研究预期困难与结果 论文进度安排 DP系统应用航行器 * 论文背景知识（1） 混杂控制：由Hespanha和Morse提出的混杂控制理论的应用能为结合离散时间和连续控制的多功能控制器的集成提供恰当的控制结构和形式体系。混杂控制与自适应控制相比在快速适应能力，灵敏度和模块化以及监督模式与控制模式之间的解耦问题上更有优势。 * 论文背景知识（2） 动力定位就是水上浮动装置不借助锚泊系统的作用，而是利用自身装备的各类传感器测出的浮体的运动状态与位置变化的定位方法 。 DP系统操作台 * 论文背景知识（3） 动力定位系统(Dynamic Positioning System)主要由位置测量系统、控制器系统和推力器系统组成。三者组成的反馈系统框图如下图所示。其主要功能包括定点控制、航线控制、循线控制和跟踪控制。 动力定位系统框图 * 选题的意义与价值 研究背景 研究意义和目的 DP控制系统人机界面 * 研究背景 海上开发和水上运输的蓬勃发展 传统动力定位控制系统算法的限制 水上航行器内外条件的提高 高级控制算法的需求 * 研究意义和目的 DP水上航行器能够满足流体力学的结构性变化和达到可变环境和操作条件下的性能要求 水上航行器能在多种天气条件下进行各种海洋操作活动 例如水下设备安装，钻井以及海底管道和电缆铺设 * 研究内容（1） 建立混杂DP控制系统的数学模型 混杂DP控制系统框图 * 研究内容（2） 非线性观测器的设计 非线性观测器包括滤波环节、速度环节和偏移状态估计环节。该观测器既能完成DP系统所需要的滤波作用，也能从附有噪声信号的输出位置信号中估计水上航行器的各状态值。 控制器的设计 控制器的功能主要是处理传感器信息，求得实际位置与艏向，将实际位置与艏向同给定值相比较，产生误差信号，然后计算力和力矩的三个坐标指令，使误差的平均值降到最小。另外还具有稳定性补偿和推力器调制的作用。 * 研究内容（3） 实船仿真 给出水上航行器在中浪的环境和低速状态下的监督开关控制的仿真结果，展示挖泥船的位置保持操作活动怎样从动力定位状态转换到辅助位置系泊状态。 天鲸号挖泥船 * 研究方法 建模：李雅普诺夫方法 完备性条件 线性矩阵不等式(LMI)技术 观测器设计：无源化设计方法和运用非线性方程 控制器设计：反步法 仿真：Matlab GNC工具箱 * 研究预期困难 欠缺机械，船海相关专业知识 解决办法：及时查阅文献资料 构造的数学模型是否精确 解决办法：详细分析被控对象，不断修改 算法的控制效果是否最优 解决办法：通过完善流程图和调试程序，及时发现 不足，然后改进算法，使系统满足性能要求 * 研究结果 本文期望运用混合控制的方法能够实现水上航行器系统的DP功能与经典的航迹跟踪功能融合，从而使其应用于更广泛的速度范围和运行状态。 * 论文进度安排（1） 第一阶段：开题阶段（2012.9—2012.10）确定课题的研究方向，完成开题报告的编写。 第二阶段：研究阶段（2012.11—2013.5）掌握DP系统和混杂控制的基础知识，编写算法程序框图和步骤，逐步实现期望的功能。 第三阶段:分析阶段（2013.6—2013.8）构建论文的大体框架，对编写的算法程序逐步运行和修改。 * 论文进度安排（2） 第四阶段:写作阶段（2013.9—2013.11）着手论文的具体撰写，详细的描述控制算法、混杂控制过程，解决各个部分所存在的问题。 第五阶段:修改阶段（2013.12—2014.1）逐步完善论文的质量，确保论文格式的正确和逻辑条理的清晰。 第六阶段:答辩阶段（2014.2—2014.3）通过盲审，最后陈述论文的观点，争取上交一份满意的答卷。 * 敬请各位专家，老师提出 宝贵意见! 谢谢 *