基于积分滑模状态反馈的动力定位船舶的容错控制

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:comeandsit
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
动力定位船舶以其具有机动性高、不受水深限制、定位准确等优点,被广泛应用于油气开发、海底管道铺设和疏浚、科研考究等场景。然而,复杂的海洋环境扰动和推进器可能发生的多种故障情况,会影响动力定位船舶的可靠性和鲁棒性。此外,船舶在执行任务时,通过网络环境进行状态信号与控制信号的传输,时延以及量化现象是不可避免的,对船舶动力定位系统的稳定性带来了一定的挑战。随着积分滑模技术在控制领域的快速发展,其物理实现简单、抗干扰性强、且消除到达阶段的优势引起了国内外研究学者的注意。采用积分滑模技术对动力定位船舶进行鲁棒容错控制设计成为该领域的主流研究方向。本文主要利用积分滑模技术开展鲁棒容错控制研究,主要研究工作如下:(1)针对带有推进器故障和海洋环境扰动的动力定位船舶的容错控制问题,在积分滑模技术框架下,提出了一种鲁棒容错控制策略。首先,建立了包含失效、中断、满舵故障、偏移故障和时变卡死故障的通用的推进器故障模型;然后,设计了带有故障估计的积分滑模面和积分滑模控制器。基于积分滑模技术和李雅普诺夫稳定性理论,证明了动力定位船舶控制系统的稳定性。与已有结果相比,可以保证从初始时刻开始抑制艏向角和艏摇速度的振荡幅度。最后,仿真结果表明所提容错控制策略的有效性。(2)针对带有推进器故障和信号量化的动力定位船舶的容错控制问题,提出了一种新的积分滑模量化控制策略。首先,利用量化信息构造一个积分滑模面,并设计了一种带有故障估计的积分滑模控制器。然后,为了减少量化参数的重复迭代,设计了一种改进的动态量化参数调节策略。与已有文献相比,减少了迭代次数,减小了计算负担,并完成了动态量化参数调节策略与提高容错能力的协同设计,使系统从初始时刻开始就抑制艏向角和艏摇速度的振荡幅度。最后,仿真对比结果验证了所提策略的有效性。(3)针对带有推进器故障、信号量化和时变时延现象的动力定位船舶的容错控制问题,提出了一种考虑时变时延和故障信息的积分滑模控制策略。首先,利用量化信息构造一个积分滑模面,并设计了一种补偿时变时延影响的积分滑模控制器。然后,提出了一个新的动态量化参数调节策略,与不考虑时延的结果相比,扩大了量化参数调节范围。李雅普诺夫稳定性分析结果表明,所设计的积分滑模控制策略从初始时刻就有效地抑制了艏向角和艏摇速度的振荡幅度。最后,仿真对比结果验证了所提策略的有效性。
其他文献
遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicles,ROVs)是智能海洋航行器的一个分支,在海洋资源探索、海底管道检修、水文监测、军事侦察等领域得到了广泛应用。轨迹跟踪是ROV实现自主航行的关键技术之一,研究其精准轨迹跟踪控制问题对于推进ROV未来技术发展具有重要实际意义。本文以ROV为研究对象,着重考虑推力受限、未知系统动态、复杂时变外界扰动等情形下的单体ROV精准轨迹跟踪与多
学位
覆盖控制是多无人艇集群控制的重要组成部分,应用于海洋领域中的环境监测、资源探测和污染清理等方面。在海洋作业任务中,设计良好的覆盖控制器能够有效提高作业效率、降低作业成本、提高区域覆盖率。覆盖控制问题不仅要考虑多无人艇之间的协同,也要考虑无人艇与海洋环境之间的联系。因此,多无人艇集群覆盖控制问题具有重要的实际意义和研究价值。本文以欠驱动无人艇为研究对象,研究了欠驱动多无人艇集群抗干扰覆盖控制问题,主
学位
我国在深化改革教育体制的同时,社会各界逐渐对小学劳动教育引起了重视,然而,小学劳动教育目前仍然面临许多问题,例如学生缺乏劳动观,未采用现代化的教学模式,劳动教育场所缺乏等等。想要解决这些问题,学校领导和劳动课教师就应当基于实际情况,采用校本课程创新改革劳动教育。所以笔者重点探讨了应当如何实施校本化的小学劳动教育,以期促进小学教育的可持续发展。
会议
在物流、工业生产、食品加工等分拣工作领域中,随着企业对人力成本控制、生产自动化和智能化要求的不断提高,机器人在复杂环境下的智能化抓取相关问题成为一大研究热点。其中,混乱重叠场景中的机器人抓取应用存在物体重叠和遮挡造成的操作关系难以检测、检测精度不高、抓取安全性较低等问题,一直是行业中亟待解决的难点。近年来,深度学习技术的发展为解决以上问题提供了新的思路,本文围绕多物体重叠场景中的机器人抓取问题利用
学位
近年来,随着水下技术慢慢取得关注,各种潜艇、智能水下机器人都开始把声成像系统作为眼睛。声呐图像在通过图像信号处理后,可以快速准确的进行水下探索,其中声呐图像的分割就成为了很重要的一环。由于前视声呐图像质量较低、受噪声污染严重,导致传统的分割方法的分割准确度并不理想。为了能够取得高精度、高鲁棒性以及适用范围广的分割结果,本文提出了一种新的前视声呐图像分割方法:(1)为了避免大量的噪声对分割准确度的影
学位
切换系统是一类重要且特殊的混杂系统,因广泛的实际应用背景而备受研究学者关注。关于切换系统的研究多数针对其Lyapunov渐近稳定性,即无限时间上的稳态性能,然而,在实际工程问题中,通常更加注重系统在有限区间内的暂态性能,即有限时间控制问题。此外,一旦发生系统切换,系统的控制信号在切换时刻可能会产生较大的跳变,引起控制颠簸现象,从而导致切换系统出现不期望的暂态性能。因此,研究切换系统的有限时间输入无
学位
现代工业生产过程日益复杂,对产品的质量和生产过程的安全性提出了更高的要求。为了及早发现影响产品的异常工况,保证生产过程的稳定运行,需要对工业过程进行故障检测。由于现代工业过程的生产配方变动频繁、变量联系紧密、结构复杂,数据通常表现为非线性、非高斯、多中心分布的特点。不同配方下的工况有不同的对象特性,统称为多个模态,各模态变量的均值和方差不同。针对多模态工业过程故障检测中出现的问题,本文对基于数据驱
学位
目的:了解血尿酸水平与高血压患病风险的相关性。方法:采用病例对照研究方法,以上海市“高峰计划”松江人群队列基线调查数据为基础,根据性别、年龄进行1∶1个体匹配,从中共选取12 864人作为研究对象,其中高血压人群为6 432人、非高血压人群为6 432人。采用单因素和多因素logistic回归分析模型,分析血尿酸水平与高血压患病风险的相关性。结果:血尿酸水平≥370μmol/L的男性患高血压的风险
期刊
在工业生产过程中,良好的故障诊断技术成为保证产品质量、提高经济效益不可缺少的条件。准确地检测出微小故障,将有效地减少经济损失和人员伤亡。微小故障的故障幅值变化不明显,不同微小故障的故障特征分布重叠,常规方法无法有效地识别微小故障。本文提出了等级多尺度反向色散熵、改进的时序卷积块卷积神经网络和一种新的直接判别目标损失项用来解决以上问题。针对多尺度反向色散熵在处理微小故障数据时遗漏较高频段中故障信息的
学位
以西部地区某地市级住院医师规范化培训基地为例,分析地市级住院医师规范化培训基地在基本条件、培训管理、师资管理、培训质量等方面存在的问题,针对加强住院医师规范化培训基地建设以及如何有效进行能力提升提出加强管理、提升教学水平、完善相关制度、保障学员待遇等措施,以满足国家和省级教学效果评估与督导要求,推动基地自评自查,提升院级督导成效。
期刊