[发明专利]基于事件触发的船舶动力定位方法

说明书

本发明公开了一种基于事件触发的船舶动力定位方法，包括：获取船舶当前姿态和当前速度，并根据当前姿态和当前速度建立船舶模型；根据船舶模型获取船舶的估计姿态和估计速度，计算当前姿态、当前速度与估计姿态、估计速度的差值；根据估计速度采用鲁棒神经阻尼计算鲁棒神经阻尼项，并根据鲁棒神经阻尼项、估计速度和估计姿态建立自适应估计模型，自适应模型不存在自适应律；根据估计姿态和估计速度计算推进器的实际控制率，并根据实际控制率和差值计算自适应律；根据自适应律调节推进器的实际可控输入矢量，并根据实际可控输入矢量控制船舶动力定位任务。本发明能够实现在推进器出现未知故障的情况下继续保持动力定位任务的正常进行。

技术领域

本发明涉及船舶控制技术领域，尤其涉及一种基于事件触发的船舶动力定位方法。

背景技术

在船舶运动控制领域，动力定位在海洋工程上得到广泛应用，是目前实现船舶水上停泊、平台定位的一项重要技术。船舶动力定位系统，可以根据风向、风速、海流和船舶运动姿态等外部信号，自主控制主柴油机、首尾侧推和舵机等动力装置，保持既定的船位或沿着预定的轨迹运动。在航海实践中，动力定位系统通过其控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力,从而使船舶保持定位在确定的位置上。目前已有的关于动力定位的控制算法都是基于连续时间系统进行的，需要在控制器和驱动设备之间连续不断地传输控制信号，从而使船舶稳定地保持在期望状态。

图2给出了现有技术的船舶动力定位系统的基本原理图。在工程实践中，期望位置和航向通常由操作员人为设定，即图2中的η_d，它包括期望位置(x,y)和期望航向ψ。期望信号被传输给动力定位系统的控制器，控制器控制主柴油机、首尾侧推和舵机等动力装置，从而改变控制力和力矩τ使船舶保持在期望位置。在海洋中进行动力定位的船舶会不可避免地遭受风、流、浪等造成的外部环境扰动τ_w，这会造成船舶的位置和航向发生变化，变化后的实际位置和航向信息η将会被反馈给控制器并与期望信号相比较，从而使控制器改变动力装置的运行状态，使船舶能够保持在期望状态。如此循环往复，动力定位船舶将会稳定保持在期望状态。

海洋平台或动力定位船舶长期执行定位任务，不可避免地会存在推进器故障问题，如低效故障、偏置故障。传统的动力定位控制算法未考虑推进器发生未知故障问题时的容错机制，在工程实际应用中会引起船舶定位失效(无法有效保证动力定位控制精度)，甚至导致海上事故，造成巨额经济损失。

发明内容

本发明提供一种基于事件触发的船舶动力定位方法，以克服上述技术问题。

本发明基于事件触发的船舶动力定位方法，包括：

获取船舶当前姿态和当前速度，并根据所述当前姿态和当前速度建立船舶模型；

根据所述船舶模型获取船舶的估计姿态和估计速度，计算当前姿态、当前速度与所述估计姿态、所述估计速度的差值；

根据所述估计速度采用鲁棒神经阻尼计算鲁棒神经阻尼项，并根据所述鲁棒神经阻尼项、所述估计速度和所述估计姿态建立自适应估计模型，所述自适应模型不存在自适应律；

根据所述估计姿态和所述估计速度计算推进器的实际控制率，并根据所述实际控制率和所述差值计算自适应律；

根据所述自适应律调节推进器的实际控制输入矢量，从而控制船舶动力定位。

进一步地，计算当前姿态、当前速度与所述估计姿态、所述估计速度的差值之后，还包括：

判断所述差值是否大于阈值，若是，则将所述估计姿态和所述估计速度更新为所述当前姿态和所述当前速度，若否，则保持所述估计姿态和所述估计速度。

进一步地，根据自适应律调节推进器的实际可控输入矢量之前，还包括：

接收推进器的故障类型，所述故障类型包括：推进器在正常运行、推进器部分效率损失故障、推进器偏置故障以及推进器全部效率损失故障。