鋪纜船作業(yè)過程中的循跡控制方法的研究.pdf

1、鋪纜船是用于鋪設或維修海底電纜和電纜的專用工程船。鋪纜船在鋪纜作業(yè)中必須進行循跡控制,才能保證鋪纜船按照指定的路由進行作業(yè),動力定位系統(tǒng)是鋪纜船實現(xiàn)精確鋪纜的核心裝備。本文建立了鋪纜設備和鋪纜船的數(shù)學模型,并針對鋪纜船在拖拽埋設犁進行近海鋪纜作業(yè)過程中的循跡控制方法進行了研究。
　　 首先,本文介紹了鋪纜系統(tǒng)的結構,并對鋪纜作業(yè)的作業(yè)環(huán)境進行了合理的假設,為之后的設備及船舶模型的簡化打下基礎。而后,對在鋪纜過程中埋設犁受到的海底

2、土壤摩擦阻力的數(shù)學模型做了重點研究,以實際埋設犁的數(shù)據(jù)為基礎,獲得了埋設犁運動模型,并進行了仿真,同時還介紹和簡單分析了拖鏈運動和受力的數(shù)學模型。為鋪纜船模型的建立和控制方法的研究打下基礎。
　　 其次,以實際的某近海供應船為基礎,其參數(shù)與中型鋪纜船相似,且為典型的動力定位船。通過合理假設,考慮了埋設犁對鋪纜船的縱向運動的影響,建立了鋪纜船低速運動的數(shù)學模型,并仿真驗證了模型的合理性。同時針對與動力定位船息息相關的推進系統(tǒng)進行了

3、研究,得到了動力定位鋪纜船推進器的動力限制。本文還建立了環(huán)境干擾力的數(shù)學模型。
　　 最后研究了航跡規(guī)劃的方法,使用參考模型來產(chǎn)生平滑的航跡,使用LOS方法計算航跡偏差及艏向偏差,提出了直接式鋪纜船作業(yè)的循跡控制策略,并設計循跡控制算法。控制算法中根據(jù)實際推進器的限制設置了推力飽和單元,用以限定鋪纜作業(yè)的速度。鋪纜船循跡控制包括航停和循跡兩種模式,本文針對這兩種模式的控制方法分別進行了研究,并設計了PID控制參數(shù)和自整定模糊PI