3。动力定位控制系统（包括控制器和测量系统）。控制器指的是动力定位系统总的控制部分，一般采用计算机控制的方法。测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等，测量船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态，以及风向、风力、流速等环境条件，通过接口输入到控制器中，控制器根据人工输入的船位和艏向，对测量系统提供的数据进行分析和运算，给出推进器的控制指令[9]。

图1-1：动力定位系统组成

图1-2：动力定位控制系统

1。3。2 动力定位系统功能

动力定位系统包括以下功能:

1。给出推力器的控制指令，控制推进器的推力分配。

2。测量船舶的船位、艏向等船舶状态，将船舶位置信息反馈给系统。

3。测量风向、风力、海浪流等环境条件，反馈给系统。

4。接收各种操纵指令的人工输入，在无需定位的情况下，可以人工操控。

5。动力定位系统的故障检测及报警。 

6。动力定位系统工作状态的显示。

1。3。3 动力定位系统工作原理

如下图1-3所示，在风平浪静的情况下，也就是船体不受风、浪、流的作用的时候，人们发出一个“船位和艏向指令”通过“控制器（子系统）”操纵“推力器（子系统）”，推力器便推动船体运动。这时，船体的运动特性（船位、艏向）通过“位臵测量（子）系统”反馈给“控制器（子系统）”，当船位和艏向符合“指令”要求时，“控制器”输出为零，推力器停止运行，船体便稳定在指令要求的位臵上。

工作状态下，首先由测量系统不断检测出船舶的实际位置与目标位置的偏差，同时，将控制器根据偏差及风、浪、流等外界干扰力的影响作为前馈以计算出使船舶达到设定位置或航迹所需推力的大小。控制器通过运算产生控制指令，经过推力分配逻辑进行推力分配运算后，传送推力指令给船舶自身的各个推进器，推进器产生相应的力和力矩来抵抗外界的干扰力和力矩，以保持船舶在设定的位置或航迹上。

图1-3：动力定位系统工作原理

1。4 本文研究内容

本文选择“长天龙”号起重船为研究对象,研究其四个推进器的推力分配优化问题。首先分析了海上环境干扰力的影响，再根据推力分配的相关理论以及起重船推进器的布置,建立推力分配数学模型,根据设计要求选择合适的目标函数和约束条件，最后运用序列二次规划算法解决此问题，并对其进行仿真分析可行性。

第1章为绪论。阐述了本文的研究背景以及国内外的研究现状、发展趋势简单介绍了动力定位系统的组成和原理，概述了本文的研究内容和研究方法。

第2章分析了起重船海上作业是受到的环境干扰力，并根据经验公式建立干扰力模型。

第3章简单介绍了动力定位推进系统结果，重点介绍了各种推进器性能特点以及起重船推进器的布置情况。

第4章首先讲述了对于序列二次规划算法的特点和原理进行了简单介绍。然后建立推力分配数学模型，优化目标函数以及约束条件。最后在MATLAB环境下进行仿真分析。

文章结尾，对全文进行总结，分析文章不足之处，提出需要改进的地方。

第二章  起重船动力定位系统数学建模

2。1 起重船主要参数

本文的研究对象为“长天龙”号起重船，2016年3月31日，江苏海新船务重工建造的三峡库区1000吨应急抢险打捞起重船“长天龙”号完工交付。该船是由交通运输部为长江航道工程局投资的，是海新重工承建的长江上技术最先进功能最齐全的全回旋起重船，也是目前长江上综合性能最好的专业抢险救援打捞船。“长天龙”号在行业内创造了多个第一。它是长江上第一艘具有自航能力、可以动态定位、采用全回旋浮吊、具有潜水作业能力的应急抢险打捞起重船，具有机动性强，作业快，精度高等性能优势。其中，为了解决“长天龙”号在长江各跨江大桥自由通过的问题，“长天龙”的浮吊采用了独特的吊架可倒伏设计。