第34卷第2期 2011年12月
上海船舶运输科学研究所学报
JOURNAL OF SHANGHAI SHIP AND SHIPPING RESEARCH INSTITUTE
文章编号：1674-5949(2011)02-0113-06
Vol. 34 No, 2 Dec.2011
SRI-VC2110DP动力定位系统控制算法设计
韩冰，董胜利
（上海船舶运输科学研究所航运技术与安全国家重点实验室，上海200135）
摘要：针对2000t回转起重船定位及SRI-VC2110DP动力定位系统的需求，在建立回转起重船数学模型的基础上，提出2种动力定位系统预测控制策略。该控制策略在风和流的前馈控制基础上，采用基于卡尔曼滤波的状态
估计方法用于估算船舶低频运动信号。仿真结果表明，所提出的方法能够有效的对船舶进行动力定位控制，关键词：SRI-VC2110DP动力定位系统；神经网络；LQG控制；预测控制
中图分类号：U664.82
文献标志码：A
ControlAlgorithmDesignofSRI-VC211oDPDynamicPositioningSystem
HANBing，DONGShengli
(StateKey Laboratory of Navigation and Safety Technology,
Shanghai Ship and Shipping Research Institute, Shanghai 200135, China)
Abstract: For SRI-VC211oDP system controlling, 2000-tons rotating crane ship and two dynamic positioning control strategies are presented, based on mathematic modeling of the ship, In the DP control strategies, wind and current feed forward control-ler are applied and Kalman filter based state estimating method is used for estimating low frequency motion of the ship, simula tion results show that the proposed strategies work effectively in dynamic positioning of the ship.
Key words: SRI-VC211oDP dynamic positioning system; neural network; LQG control; prediction control 0引言
随着人们对海洋开发和探索范围的逐步扩大，传统的锚泊系统已经不能满足海上定点作业的需要。动力定位系统（(DynamicPositioningSystem）是一种闭环的控制系统[1-2)，其功能是不借助锚泊系统的作用，能不断检测出船舶的实际位置与目标位置的偏差，再根据风、浪、流等外界扰动力的影响计算出使船舶恢复到目标位置所需推力的大小，并对船舶上各推力器进行推力分配，进而使各推力器产生相应的推力，使船舶尽可能地保持在海平面要求的位置上。其优点是定位成本不会随着水深的增加而增加，并且操作也比较方便，因此，对动力定位系统的研究具有极其重要的意义。
早期的动力定位系统中一般采用经典PID控制方法，分别对船舶在海平面内纵荡、横荡以及播摇3个自由度上的运动实施控制3。PID控制器在动力定位领域中的应用取得了很大的成功，但其也有不可避免的缺点：PID控制参数整定困难，且适应性差；对复杂的非线性系统来说，系统中的相位滞后将影响到控制系统的稳定性；此外，传统的PID控制是不以模型为基础的控制方法，其响应速度和精度同样存在较大局限。
20世纪70年代，Balchen等人(4提出一种以现代控制理论为基础的控制技术一一最优控制和Kalman 滤波理论相结合的动力定位控制方法，即第二代也是应用比较广泛的动力定位系统。Kalman滤波在这里
收稿日期：2011-08-30
作考筹数糖冰（1981-)，男，吉林省吉林市人，助理研究员，工学博士，主要从事预测控制和动力定位研究工作。