国家自然科学基金(51179103)
- 作品数：24 被引量：69H指数：5
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- 船舶动力定位系统的加速度反馈控制
- 2016年
- 以某一驳船为例,应用Fossen教授提出的状态观测器设计,在PID控制系统中加入加速度反馈项,选取两个典型环境力方向角度60°和90°,分别设置不同的加速度增益值进行研究,比较加入加速度反馈项对定位能力的影响并讨论选取最优增益值。通过数值模拟分析得出,90°时定位精度较差。在同一迎浪角度时,随着增益值从0不断增加,定位精度不断提高;如果增益值一直增大,定位精度反而下降,选用适当的加速度反馈增益可以大大增加装有动力定位的浮式结构物的定位能力。引入加速度反馈这一方法特别适合本身质量很小的结构物,对外干扰力的不那么敏感,从而提高动力定位精度。
- 张涛王磊王洪超
- 关键词：PID控制加速度反馈数值模拟
- 基于协同控制的自重构平台算法及试验验证
- 2021年
- 提出一种用于构建新型海上平台的方法.基于多无人船的协同控制实现自重构海上平台,该平台可以根据需求对接成不同形状,并设计旁靠控制器使得无人船进行旁靠对接;采用电磁和连接杆实现对接,同时降低对接难度.利用水池条件构建试验场地,并进行模型试验验证该自重构平台的功能.结果表明:同构的无人船设计使得任意无人船均可以实现对接.与单一海上平台相比,该自重构平台可以完成更复杂的任务,分散的去中心化设计使其更具灵活性和可靠性.
- 于特王磊
- 关键词：自重构协同控制
- 船舶轨迹跟踪研究综述被引量：13
- 2014年
- 船舶轨迹跟踪属于广义上的船舶动力定位,具体来说,是船舶在规定的时间内通过轨迹跟踪系统的控制到达原本设定的位置上。回顾近十几年来船舶轨迹跟踪的研究成果,对全驱动船舶与欠驱动船舶研究做了详细的阐述,包括理论分析、数值计算和实验验证等。轨迹跟踪运动模型保持非线性,还考虑附加质量、科氏力和向心力、非线性阻尼以及风浪流外载荷等。船舶的控制系统非常复杂,是轨迹跟踪的关键核心,从反步法到自适应反步法、全状态反馈、输出反馈、滑模控制再到神经网络控制,对船舶轨迹跟踪的控制效果越来越好。轨迹跟踪的稳定性也是研究重点,用李雅普诺夫方法来保证轨迹跟踪效果的稳定。最后,指出目前船舶轨迹跟踪的主要研究方向,为进一步研究作参考。
- 邱荷珍王磊王洪超
- 关键词：欠驱动船舶
- 基于视线制导和PID控制的欠驱动船舶首摇抑制策略研究被引量：1
- 2022年
- 大型船舶过弯时,若首摇方向与期望航向相反,由于首摇惯性会使船舶失控。对此,提出一种欠驱动船舶的首摇抑制策略,首先建立船舶水平面三自由度模型,利用视线制导将欠驱动船舶的路径跟踪问题转化为航向控制问题,通过在PID控制中添加首摇抑制项,设计基于视线制导和PID控制的首摇抑制器。仿真结果表明,提出的策略同时适用于直线和曲线航段,能有效减小过弯时船舶的最大垂向误差(49.8%)、平均垂向误差(56.2%)、最大航向角误差(43.6%)和平均航向角误差(42.9%),提高路径跟踪精度,可降低首摇角速度和舵角的变化幅度,具有一定的应用价值。
- 郭佳宝彭涛王磊王磊
- 关键词：欠驱动船舶PID控制
- 动力定位控制系统在第六代深水钻井船的应用被引量：1
- 2015年
- 传统的锚泊定位由于受到水深的限制而无法定位,而动力定位系统则不受到水深的限制而被运用到各种深水海洋结构物中。动力定位系统是指采用推进器抵抗外界风、浪、流的环境载荷,将船舶保持在所要求的位置。而船级社DP3级的附加标志规定,任何单个故障,包括舱室的失效仍应能使海洋结构物正常的定位和作业。现以第六代深水钻井船的DP3级动力定位控制系统为例,详细说明DP控制工作原理以及船级社附加标志的相应配置要求,并结合整个控制系统在实际项目中的应用,重点阐述了DP工作网络、传感器系统、位置参考系统。最后,通过分析验证了整个控制系统满足DP3附加标志的要求。
- 李伟杰王磊
- 关键词：钻井船控制系统动力定位
- 全驱动船舶轨迹跟踪初始位置影响分析被引量：4
- 2015年
- 船舶轨迹跟踪属于广义上的船舶动力定位,具体来说是船舶在规定的时间内,通过轨迹跟踪系统的控制到达原本设定的位置。以某一全驱动船舶为例,分别对预定轨迹为直线和圆进行船舶轨迹跟踪时域模拟研究,通过分析船舶时域模拟轨迹与预设轨迹的水平位置偏差与艏向角偏差研究轨迹跟踪精度,并分析船舶初始位置对轨迹跟踪的影响。研究表明,船舶初始水平位置偏离设定轨迹起点越大,船舶调整至轨迹的时间越长,但最终能回到预设轨迹上;船舶初始艏向如偏离过大,会导致船舶远离预设轨迹。在实际工程应用中,可利用动力定位将船舶定位至轨迹跟踪起点,调整船舶艏向,再开始轨迹跟踪。
- 邱荷珍王磊
- 关键词：动力定位推力分配时域模拟
- 锚泊辅助动力定位推进器布置方式分析被引量：3
- 2013年
- 作为锚泊辅助动力定位系统的执行机构,推进系统的优劣对整个机构定位能力有着重要的影响。通过研究3种推进器布置方式,分别对其布置形式下的定位系统的水平偏移、功率消耗进行研究和影响分析,从而得到不同推进器布置方式对于锚泊辅助动力定位系统的影响。提出对推进器的布置方式的选择要根据海洋平台所经常受到的环境载荷作用方向来确定,保证推进器的布置方式不会导致过大的干扰,从而为锚泊辅助动力定位系统的工程应用提供建议和参考。
- 张相闻王磊李振江郁扬
- 关键词：半潜式钻井平台
- 采用动态禁止角的动力定位系统推力分配策略(英文)被引量：4
- 2014年
- 动力定位系统利用推力分配策略将总推力需求分配到多个推进器上。为了避免由推进器尾流造成的推进器之间的水动力干扰,通常会在推力分配策略中设置推进器回转方向的禁止角。全回转推进器水动力干扰试验的结果显示,推进器之间水动力干扰的程度前后随推进器的相对转速而变化。以模型试验的数据为基础,文章首次提出了动态禁止角的概念和数学模型。通过在推力分配策略中设置动态禁止角,回转方向的禁止角将随推进器的相对转速变化而进行调整,从而完全避免推进器之间的水动力干扰问题。动力定位系统的数值模拟结果显示新的推力分配策略可以给出更合理的分配结果。
- 李博王磊
- 关键词：动力定位系统
- 基于MPC的多无人船系统分布式协同控制策略研究被引量：1
- 2022年
- 针对多无人船系统的路径跟踪和编队控制问题,本文提出一种分布式协同控制策略,基于模型预测控制算法为各子系统设计独立的控制器,通过实时迭代框架实现系统之间的一致性。同时,将上层运动控制与底层推力分配进行一体化集成,实现对推力器的直接控制和约束条件一致化。数值模拟结果显示所提策略能够提高系统对外部环境变化的适应性,减少计算成本25.02%并降低能耗6.89%,对于包含多个子系统的大规模协同控制问题具有一定的实际应用价值。
- 彭涛王磊王磊
- 关键词：模型预测控制
- 锚泊辅助动力定位研究与进展被引量：11
- 2012年
- 锚泊辅助动力定位是结合了锚泊定位系统和动力定位系统的一种新型位置控制系统。锚泊辅助动力定位系统是最节能且最稳定的定位系统,在国际海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文着眼于目前国际上对于锚泊辅助动力定位系统的研究状况,分别从理论计算和模型试验两个角度对其研究进展进行阐述,同时介绍了我国在此领域的研究进展,进一步提出了对于强化相关研究工作的建议。
- 杨欢王磊李欣
- 关键词：锚泊系统动力定位模型试验
