[发明专利]一种基于环境估计的实时环境最优艏向船舶动力定位控制方法

摘要

本发明涉及动力定位控制领域，具体涉及一种基于环境估计的实时环境最优艏向动力定位控制方法。本发明包括通过测量系统测量船舶的位置和艏向；利用卡尔曼滤波器滤除掉波浪的高频干扰和量测传感器在测量船舶位置和艏向过程中产生的测量噪声，将得到的船舶真实的位置和艏向信息发送给系统PID控制器；基于环境最优艏向动力定位控制器,用环境估计算法对外界环境干扰进行估计,并计算环境最优艏向；将计算得到的最优艏向发送给船舶PID控制器控制器向推进器发送指令,将船舶移动到最优艏向位置。此方法增强了寻优的快速性，降低了计算量，而且大大提高了控制器的执行效率，降低了推进器频繁使用带来的磨损。

主权项

一种基于环境估计的实时环境最优艏向船舶动力定位控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：(1)通过测量系统测量船舶的位置和艏向；(2)利用卡尔曼滤波器滤除掉波浪的高频干扰和量测传感器在测量船舶位置和艏向过程中产生的测量噪声，将得到的船舶真实的位置和艏向信息发送给系统PID控制器；(3)基于环境最优艏向动力定位PID控制器,用环境估计算法对外界环境干扰进行估计,并计算环境最优艏向；(4)将计算得到的最优艏向发送给船舶PID控制器：(5)控制器向推进器发送指令,将船舶移动到最优艏向位置；步骤(3)中环境估计算法为：τ^env(t)=β+K0Mν]]>为环境作用估计，分别是环境干扰的合力对船舶的纵向作用力、横向作用力和艏摇力矩，K0是整定对称常矩阵，β是中间辅助变量，M是系统惯性矩阵，ν是船舶运动速度向量，β·=-K0β-K0(-D(ν)ν-μ+τ+K0Mν)]]>环境作用的估计偏差：τenv为实际环境干扰的合力，为估计环境干扰的合力，环境作用估计的微分为其中D(v)为船舶运动速度向量线性水动力矩阵，μ为艏向动力定位PID控制器的权重参数，τ为PID控制器控制向量。