船舶动力定位系统的自抗扰控制研究.pdfVIP

船舶动力定位系统的自抗扰控制研究

一、内容概览

随着全球经济的快速发展和国际贸易的日益频繁，船舶作为重要

的运输工具在各个领域发挥着举足轻重的作用。然而船舶在海上航行

过程中，面临着恶劣的海洋环境和复杂的气象条件，这对船舶的安全

和稳定运行提出了严峻的挑战。为了提高船舶的航行性能和安全性，

船舶动力定位系统(DynamicPositioningSystem,DPSS)作为一种先

进的导航技术，已经在船舶上得到了广泛应用。然而由于船舶动力定

位系统的复杂性和实时性要求，其在实际运行过程中可能会受到各种

干扰因素的影响，从而导致定位精度下降、系统故障等问题。因此研

究船舶动力定位系统的自抗扰控制具有重要的理论和实际意义。

本文主要围绕船舶动力定位系统的自抗扰控制展开研究，首先分

析了船舶动力定位系统的基本原理和工作流程，然后探讨了船舶动力

定位系统在实际运行过程中可能遇到的干扰源及其对系统性能的影

响。在此基础上，提出了一种基于模型预测控制(ModelPredictive

Control,MPC)的自抗扰控制方法，并通过仿真实验验证了该方法的有

效性。针对船舶动力定位系统的自抗扰控制问题，提出了一些改进措

施和未来研究方向。

A.研究背景和意义

随着全球经济的快速发展，航运业作为国际贸易的重要载体，其

在世界经济中的地位日益凸显。然而航运业面临着诸多挑战，如船舶

运营成本的不断上升、航行安全问题、环境保护要求等。为了应对这

些挑战，提高船舶运输效率和安全性，船舶动力定位系统(DPSS)作为

一种先进的船舶自主导航技术，正逐渐成为航运业的研究热点。

船舶动力定位系统是一种利用卫星信号实现船舶精确定位的技

术，它可以为船舶提供实时、准确的三维位置信息，从而使船舶能够

自动调整航向、速度等参数，实现自主导航。自抗扰控制是船舶动力

定位系统的核心技术之一，它通过对系统内部环境的变化进行预测和

识别，采取相应的控制策略，以保证系统的稳定性和可靠性。

研究船舶动力定位系统的自抗扰控制具有重要的理论意义和实

际应用价值。首先它有助于提高船舶动力定位系统的性能，降低对外

部干扰的敏感性，从而提高系统的稳定性和可靠性。其次自抗扰控制

方法可以为其他自主导航系统的研究提供借鉴和启示，推动相关领域

的技术进步。此外研究船舶动力定位系统的自抗扰控制还有助于提高

航运业的整体竞争力，降低运营成本，保障航行安全，促进航运业的

可持续发展。

B.国内外研究现状

船舶动力定位系统(DP)自抗扰控制是船舶自动化和智能化领域

的一个重要研究方向。近年来随着科技的发展和对船舶安全、经济性

的需求不断提高，国内外学者在这一领域取得了一系列重要研究成果。

在国外美国、欧洲和日本等发达国家在船舶动力定位系统的自抗

扰控制方面有着较为成熟的研究体系。美国海军研究所(NRL)早在20

世纪60年代就开始研究船舶动力定位系统的自抗扰控制技术，并在

此基础上开发了多款先进的船舶动力定位系统。欧洲的德国、瑞典和

丹麦等国家也在船舶动力定位系统的自抗扰控制方面取得了一定的

研究成果。此外日本的三菱重工、川崎重工等企业在船舶动力定位系

统的自抗扰控制技术方面也具有较强的研发实力。

在国内船舶动力定位系统的自抗扰控制研究起步较晚，但近年来

取得了显著的进展。许多高校和科研机构纷纷开展了相关的研究工作，

如中国科学院上海船舶电子设备研究所、中国海洋大学、哈尔滨工程

大学等。这些研究在船舶动力定位系统的自抗扰控制方法、模型简化、

控制器设计等方面取得了一定的成果。此外国内的一些造船企业也在

船舶动力定位系统的自抗扰控制技术方面进行了尝试和应用，为我国

船舶工业的发展提供了有力支持。

船舶动力定位系统的自抗扰控制研究在全球范围内都得到了广

泛的关注和重视。各国在理论研究和实际应用方面都取得了一定的成

果，然而由于船舶动力定位系统的特殊性，目前仍存在许多技术难题

有待攻克。因此未来在这一领域的研究将继续深入，以满足船舶工业

对高效、安全、经济的动力定位系统的需求。

C.论文的研究目的和内容

在本研究中，我们旨在探讨船舶动力定位系统的自抗扰控制方法。

随着船舶行业的发展和全球贸易的增长，船舶对精确导航的需求日益

增加。然而船舶在海洋环境中面临着各种电磁干扰(EMI)和射频干扰

(RFI),这些干扰可能导致船舶动力定位系统性能下降，