浅析船舶动力定位系统的组成及应用
发布时间：2022-12-19T07:56:40.231Z 来源：《科技新时代》2022年12期 作者： 陈龙 韩朋刚 刘欢 蒙亚东 只升震[导读] 船舶动力定位是在船舶需要定在某一坐标点时不在需要传统的定位锚机来固定，而是依靠一定的参考系统，如DGPS、罗经等，利用船舶自身的动力可以自动的维持在地球上的某一坐标点，这时DP控制系统依靠参考系统反馈回来的位置信息，风和流信息以及外力的信息，自动去控制主推进器，舵机，侧推等动力设备，维持在这个设定坐标点，这就是动力定位的简单解释。
（安装公司海洋石油202船）
摘要：
船舶动力定位是在船舶需要定在某一坐标点时不在需要传统的定位锚机来固定，而是依靠一定的参考系统，如DGPS、罗经等，利用船舶自身的动力可以自动的维持在地球上的某一坐标点，这时DP控制系统依靠参考系统反馈回来的位置信息，风和流信息以及外力的信息，自动去控制主推进器，舵机，侧推等动力设备，维持在这个设定坐标点，这就是动力定位的简单解释。由于动力定位船舶的机动性、高效性，动力定位系统被广泛应用于海底管线检修，海洋电缆铺设、海洋石油平台守护、海洋钻井船、水下机器人跟踪、海底管线埋设等。本文对工程船舶动力定位系统组成及作用进行分析。
关键字：动力定位 参考系统 自动控制 工程船舶
Abstract： This article is mainly about the Dynamic Position System, this system is different from the traditional position winch system. It depend on theDGPS, Gyro, Reference system, using the ship’s own ability hold a set position. The DP control system using the Reference system, calculate theexternal result forces, automatic control the thrusters, rudders to generate a opposite force, in order to keep the DP Ship positioning .Because of thebetter flexible and maneuvering, The DP control system is used more and more in the Marine Engineering construction. This article is mainly aboutthe Dynamic Position System and the function. Key Words: Dynamic Position Reference System Automatic Control Engineering Ship
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１・１０４１．２０１０．０５．０１１
基于Ｔｅｒｍｉｎａｌ的船舶动力定位系统控制器设计
邱路，肖健梅．王锡淮
（上海海事大学物流工程学院，上海２００１３５） 摘要：滑模变结构控制是一种特殊的非线性控制，它具有快速响应、实 现简单、对扰动不灵敏、无需在线辨识等优点。船舶动力定位系统属于 不确定、非线性的系统，本文对一船舶动力定位系统的数学模型进行了 Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模控制器设计、通过Ｍａｆｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿真。仿真 的结果验证了滑模变结构控制对船舶动力定位系统控制的有效性。 关键词：终端滑模变结构控制；动力定位系统；数学模型 中图分类号：ＴＰ１８ 文献标志码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｈｉｐｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ＱＩＵ Ｌｕ，ＸＩＡＯ Ｊｉａｎ－ｍｅｉ，ＷＡＮＧ Ｘｉ－ｈｕａｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈ￣２００１３５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏＩｉＳ ａ ｓｐｅｃｉａＩ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ．１ｔ ｉｓｎ’ｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ。ｅａｓｙ ｔｏ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ． ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｅｄｎ’ｔ ｔｏ ｂｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｏｎｌｉｎｅ．ｊｔ ｈａｓ ａ ｆａｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏｏ．Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｈｉｐ ｉＳ ｕｎｃｅ￣ａｉｎ ａｎｄ ｎｏｎ． Ｉｉｎｅａｒ：ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎ． ｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａＩ ｍｏｄｅＩ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｒｎ ｏｆ ｓｈｉｐｓ。ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｉｍｕｔａｔｅｄ ｉｔ ｗｉｔｈ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｏｆ Ｍａｔｌａｂ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｄｅｍ． ｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｙｎａｍｉ－ ｃａｌｌｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｈｉｐｓ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ０引言 船舶动力定位系统简称ＤＰ系统，它是一种主动闭环系 统，其作用在于能够使船舶或者海上作业平台，不借助锚泊系 统，通过自身装备的各类传感器，测出实际航行中的工作状 态、位置变化及外界环境变化引起的扰动。在采集分析数据 后，通过自身的动力来减小或者抵消干扰，使船舶能够保持一 定的角度或者是按预定的航线行驶，从而实现自动驾驶、目标 自动跟踪等功能。与传统的锚泊系统相比，它几乎不受水深 的限制，能够快速使用或撤离、机动力强、且具有较高的精度。 １ 船舶动力定位系统的数学模型 船舶在海面上的运动是非常复杂的，一般分为风、流、二 阶波浪力引起的低频运动和一阶波浪力引起的高频运动，其 中，低频运动会使船舶缓慢偏离原来位置，高频运动仅表现为 周期振荡，不改变位置。常用的控制用低频数学模型如下： （１） ，＋去ｃｕ 。
第３卷第４期 ２００８年８月 中 国舰船研究 Ｖｏ１．３ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００８
船舶动力定位系统模糊ＰＩＤ控制算法研究
徐阳 俞孟蕻
江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江２１２００３
摘 要：以ＲＯＶ工作母船为控制对象模型，设计模糊ＰＩＤ控制器。在总结分析ＰＩＤ控制和模糊控制特性及 ＰＩＤ参数变化对系统性能影响的基础上，借鉴模糊控制的思路，研究在动态过程中对ＰＩＤ参数进行模糊整定 的方法，并进行仿真研究，验证模糊ＰＩＤ控制器良好的控制效果。 关键词：动力定位；模糊控制；ＰＩＤ控制 中图分类号：Ｕ６６４．８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—３１８５（２００８）０４—６８—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ
Ｓｈｉｐｐｉｎｇ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｘｕ Ｙａｎｇ Ｍｅｎｇ—ｈｏｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｓｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２ １ ２００３，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ＲＯＶ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｈｉｐ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ａｆｔｅｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＩＤ ｐａｒａｍｅ—
ｔｅｒｇ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｒｅｆｅｒｒｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｏｆ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ｍｅｔｈ一
０ｄ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ＰＩＤ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｅｍｕｌａｔｅｄ：Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
第２０卷 Ｖｏ１．２０ 第３期 Ｎｏ．３ 电子设计工程 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１２年２月 Ｆｅｂ．２０１２
基才模糊预测控制的船舶动力定位系统的设计
熊卫卫．何祖军
（江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江２１２００３）
摘要：在系统分析和研究船舶动力定位系统的基础上，提出一种基于模糊预测控制的船舶动力定位的方法，设计了
模糊预测控制器。首先。在预测控制部分，探讨预测模型和反馈校正的设计；在模糊控制部分，研究隶属函数和模糊规
则的具体制定。最后采用工程数据，对该算法和模糊预测控制器进行了仿真验证和性能评判，结果表明，所设计的控
制器能对船舶进行有效的定位。
关键词：船舶；动力定位；模糊预测控制；数学模型 中图分类号：Ｕ６６４．８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２３６（２０１２）０３—０ｌ２１—０３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｉｐ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｕｚｚｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
ＸＩＯＮＧ Ｗｅｉ—ｗｅｉ，ＨＥ Ｚｕｄｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｆｕｚｚｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ａ ｆｕｚｚｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ
ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｈｉｐ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ．Ｆｉｒｓｔ，ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｒｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ
