【技术实现步骤摘要】
一种带监督机制的推力分配方法
[0001]本专利技术涉及动力定位船舶推力分配
，具体涉及一种带监督机制的推力分配方法。
技术介绍
[0002]船舶动力定位系统作为一种高技术含量的船舶装备已经在各种水上领域特别是海洋领域被广泛应用，诸如熟知的981钻井石油平台、填海“神器”挖泥船等等。推力分配作为船舶动力定位系统的关键环节发挥着至关重要的作用，在控制系统和推进系统之间起到“桥梁”作用，其处理结果直接影响船舶的操纵性、机动性以及能耗等性能。推力分配方法有许多种比如推进器分组法、滤波和奇异值分解法、序列二次规划法(SQP)以及近些年兴起的群智能算法等等。本专利技术从全局优化角度出发，在综合机械磨损、奇异性和偏差等性能指标前提下降低船舶能耗，提出一种PSO和SQP相融合的带监督机制的推力分配方法。
技术实现思路
[0003]针对上述现有技术中存在的缺点，本专利技术提供了一种带监督机制的推力分配方法，能够在综合考虑推力分配各项性能指标情况下降低能耗、获取更加可靠及更加优化的推力分配结果。
[0004]为了...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带监督机制的推力分配方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、初始化船舶各类参数：结构参数、状态参数、物理条件约束参数、权值参数、扇区参数；步骤2、判别是否执行最优扇区搜寻，是则运用PSO算法进行最优扇区求解，否则保留前一时刻最优扇区解；执行最优扇区搜寻条件为：首次执行推力分配或当前需求推力和力矩与上一时刻的推力和力矩不相等；PSO算法进行最优扇区求解实施方法如下：步骤2.1、初始化参数，其中粒子选取推力分配方程等式约束项的齐次线性方程组B
e
T
e
＝0的基础解系数；T
e
为船体坐标系下X方向和Y方向两个相互正交的力，(l
xn
,l
yn
)为第n个推进器在船体坐标系中的位置；步骤2.2、以能耗项和偏差项为代价函数计算粒子适应度值，并计算全局最优值，该步骤中推进器角度在禁区范围内处理方法为：计算该角度与该禁区极值的距离，靠近禁区极大值则取该值为推进器角度值，否则取禁区极小值为推进器角度值；步骤2.3、运用带权重系数的PSO算法进行种群进化，粒子更新；步骤2.4、判别迭代次数是否达设定值，是执行步骤2.5，否执行步骤2.3；步骤2.5、对所求最优推力分配解的推进器角度进行扇区判别，具体实施方法如下：首先判别角度值是否处于前一时刻选择扇区内，是则判定最优扇区取前一时刻选择扇区，否则判别角度值是否处于前一时刻之前选择扇区内，是则判定最优扇区取前一时刻之前选择扇区，否则按照扇区序数从小到大逐一判别进行最优扇区取值；步骤3、判别推进器所处扇区是否与前一时刻选择扇区相一致，是则执行步骤4，否则执行步骤5；步骤4、运用非扇区切换的SQP算法进行推力分配求解，然后执行步骤6，非扇区切换的SQP算法具体实施方法如下：构建二次型推力分配数学模型为：式中H是包含能耗项、偏差项、机械磨损项和奇异项的二次项权系数矩阵，f是对应的一次项权系数向量，X是包含推力变化量、方位角变化量和松弛变量的优化变量，A
eq
和b
eq
分别为等式约束矩阵和向量，L
b
和U
b
为包含推力变化量、方位角变化量和松弛变量的优化变量边
界；b
eq
＝τ
‑
B(α
P
)T
P
ΔST
imin
＝max(ΔT
imin
,T
imin
‑
T
iP
)，ΔST
imax
＝min(ΔT
imax
,T
imax
‑
T
iP
)ΔSα
imax
＝min(Δα
imax
,α
imax
(S
now
)
‑
α
iP
)，ΔSα
imin
＝max(Δα
imin
,α
imin
(S
now
)
‑
α
iP
)其中B(α
P
)是前一时刻推进器配置控制矩阵，α
P
和T
P
分别为前一时刻方位角和推力，E3为三阶单位矩阵，τ为控制系统输出的推力和力矩指令，ΔST
imin
和ΔT
imin
分别是第i个推进器当前和自身物理条件允许的推力最小变化量，ΔST
imax
和ΔT
imax
分别是第i个推进器当前和自身物理条件允许的推力最大变化量，ΔSα
imin
和ΔSα
imax
分别是第...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，陈娟，季霆，周俊，娄德成，李涛，阳敏，王宇，朱文慧，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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