联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法及系统技术方案

技术编号:42654433 阅读:29 留言:0更新日期:2024-09-06 01:46
本发明专利技术涉及船舶运动控制技术领域,具体公开了联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法及系统,方法包括:构建船舶广义运动模型,通过滚动迭代,计算得到船舶迭代预测模型;建立船舶运动控制的多元评价目标函数;基于多元评价目标函数和船舶迭代预测模型,进行最优化计算,计算得到推进器的推力大小和推力方向的最优控制序列,根据最优控制序列,驱动推进器产生推力,使船舶保持在预设位置上。本发明专利技术建立了联合船舶动力学模型和推进器推力模型的船舶广义运动模型,通过滚动迭代,计算得到船舶迭代预测模型,还提出了多元评价目标函数,能够从控制误差、能量消耗和机械磨损的3个维度实现动力定位最优控制,使船舶保持在预设位置上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶运动控制,尤其涉及一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法及系统


技术介绍

1、船舶动力定位控制系统,实时接收船舶的位置、姿态、艏向等传感信息,借助自动控制算法计算所需推力,自动抵御海上风、浪、流等环境干扰,实现船舶位置与艏向的精准控制,具有定位精度高、机动性强、不受海域深度限制等优点。通常,动力定位控制系统包括传感信息处理模块、观测器模块、控制器模块、推力分配模块。

2、模型预测控制算法,是动力定位控制器模块常用的控制算法之一,其核心思想是:借助船舶动力学模型,建立了全船推力与船舶未来运动状态的数学联系,通过提出最优化评价函数、采用最优化计算,即可求得最优的全船推力。推力分配,是动力定位的核心模块之一,其主要任务是:将全船推力最优化分解到全部推进器,生成全部推进器的推力、角度指令,其数学本质是带约束的最优化计算问题。

3、目前常见的动力定位控制系统,大多采用“控制器-推力分配”模块级联方案,控制器负责求解使得船舶稳定、可控的全船合力,推力分配将全船合力最优化分解到全部推进器,求出推进器控制指令。此类方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,船舶广义运动模型为:

3.如权利要求2所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,根据船舶动力学模型和推进器推力模型,联立计算得到船舶广义运动模型;

4.如权利要求2所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,基于所述船舶广义运动模型,通过滚动迭代,计算得到船舶迭代预测模型的过程为:

5.如权利要求4所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控...

【技术特征摘要】

1.一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,船舶广义运动模型为:

3.如权利要求2所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,根据船舶动力学模型和推进器推力模型,联立计算得到船舶广义运动模型;

4.如权利要求2所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,基于所述船舶广义运动模型,通过滚动迭代,计算得到船舶迭代预测模型的过程为:

5.如权利要求4所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,所述多元评价目标函数为:

6.如权利要求5所述的一种联合船舶和推进器模型的动力定位预测控制方法,其特征在于,所述控制误差、能量消耗和机械磨...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐凯王小东齐孟松李佳川赵宾
申请(专利权)人:中国船舶集团有限公司第七〇七研究所
类型:发明
国别省市:

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