2。5。2 实船参数 13

2。6 本章小结 14

第三章 自抗扰控制器 15

3。1 引言 15

3。2 自抗扰思想溯源 15

3。2。1 PID控制方法 15

3。2。2 自抗扰思想由来 16

3。3 自抗扰控制器介绍 17

3。3。1 自抗扰控制器结构 17

3。3。2 非线性跟踪微分器 18

3。3。3 非线性扩张状态观测器 19

3。3。4 非线性状态误差反馈控制律 21

3。4 改进的自抗扰控制器 22

3。5 本章小结 25

第四章 动力定位系统控制器设计及仿真 26

4。1 引言 26

4。2 动力定位系统控制器设计 26

4。2。1 基于PID的DP控制器设计 26

4。2。2基于LADRC的DP控制器设计 27

4。3 仿真结果分析 29

4。4 本章小结 34

结论 35

致谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1。1 研究背景及意义

    随着环境污染日趋严重，陆地资源逐步枯竭，人们探索的领域逐渐向海洋倾斜，我国一直对海洋开发十分重视，建设海洋强国的战略从未改变。我国有着悠长的海岸线以及丰富的海洋资源，但是近海探索具有自身的局限性，而且化学污染愈发严重，我们的活动范围进一步向深海拓展，这对船舶领域尤其是定位领域是更大的挑战。船舶在出行时安全始终是第一要素，那么必须配备可靠的、适应能力强的定位系统，传统的锚泊系统定位精度以及其机动性能都相对较差，每当需要重新定位时，必须收锚重新操作，这一系列过程十分繁琐因此效率也十分底下，此外，锚泊系统最大的弊端还在于其有效的定位范围只能达到百米，这明显难以满足在深海环境的定位需求。

    动力定位(Dynamic Positioning——DP)的出现为探索深海提供了新的技术支持。动力定位系统由位置测量系统、推力器系统和控制器系统三个分系统构成[1]。由于整个闭环系统可以依靠其本身的动力来抵抗外部干扰，推力器可平衡扰动力的影响，与锚泊技术相比其定位成本将不受水深影响。现实中，在深海区作业的不确定性很多，因此对动力定位系统的性能和可靠性具有很高的要求，那么合适的控制方法极其重要，这对于保障船舶的正常行驶以及出海人员的人身安全都具有重大意义。传统的控制方法存在诸多弊端，例如PID控制器只能被动地对已经发生的扰动做出相应的响应且适应范围有限，对于深海作业的船舶其面临诸多的不确定因素和干扰，最好的办法是防患于未然，控制方法应具有良好的抗干扰能力和鲁棒性来应对各种未知情况。在众多的控制方法中，本文选用了自抗扰控制方法，该方法可以在扰动发生之前估计并补偿，适应性良好且抗干扰能力强，完全满足提前防范的要求。论文网