第38卷第2期 2015年6月
科学研究所学报
上海船舶运输
JOURNAL OF SHANGHAI SHIP AND SHIPPING RESEARCH INSTITUTE
文章编号：1674—5949(2015)02—001—07
Vol. 38 No. 2 Jun,2015
一种模型预测控制算法在国产DP系统中的应用
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：在动力定位系统对风和流的作用力进行前馈控制的基础上，将卡尔受滤波的状态估计方法运用于估算船舶低频运动信号，提出一种基于专家经验的模型预测控制算法。为检验该算法的控制精度和控制稳定性等技术指标，结合目标船的实际情况，对动力定位系统的水池试验进行了设计，不同模拟环境下的试验结果表明，该控制算
法能够满足目标解对动力定位控制系统的技术要求，具有良好的控制精度和稳定性。关键调：动力定位系统；卡尔曼滤波；模型预测控制；专家控制
中图分类号：U664.82
文献标志码：A
AnModelPredictiveControlAlgorithmanditsApplicationina
DynamicPositioningSystem
Han Bing,Dong Shengli
(Shanghai Ship and Shipping Research Institute, State Key Laboratory of
Navigation and Safety Technology,Shanghai 200135,China)
Abstract; An expert experience model predictive control strategy is introduced into the feed-forward control of wind and current and the Kalman filter for the low frequency motion estimation in the dynamic positioning system, For examining the control ac curacy and control stability of the strategy, a pool test of the dynamic positioning system is designed and completed based on the actual situation of the target ship. The test resuits in different simulated environments show that the control strategy of the dynamic positioning system meets the technical requirements of the target ship with good control accuracy and stability.
Key words; dynamic positioning system; Kalman filter: model predictive control; expert control 0引言
动力定位系统（DynamicPositioningSystem）是一种闭环的控制系统(-2)，能够不借助锚泊系统的作用，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、流等外界环境力的影响计算出使船舶恢复到目标位置所需的推力，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，使船舶保持在所要求的位置上。其优点是定位成本不会随水深的增加而增加，操作也比较方便。
自20世纪60年代早期动力定位系统产生以来，PID(ProportionIntegrationDifferentiation）控制在船舶位置的控制方面得到了较多的应用3。PID控制器可分别对船舶在海平面内纵荡、横荡及播3个自由度上的运动实施控制，但控制效果一直受到船舶运动耦合及控制相位滞后所带来问题的影响。Balchen
收稿日期：2015-01-11
基金项目：上海市青年科技启明星计划资助（15QB1400800）
作者简介：韩冰（1981一)，男.吉林省吉林市人.副研究员.博士，硕士生导师.从事船舶动力装置仿真及动力定位控制系统
研究。
万方数据