[发明专利]动力定位船舶的抗干扰控制方法、装置与电子设备

说明书

本发明实施例提供一种动力定位船舶的抗干扰控制方法、装置与电子设备，其中该方法包括：通过分析所述动力定位船舶的运动特性和动力特征，考虑海洋风、浪和流等的环境干扰，建立所述动力定位船舶的状态空间数学模型；基于所述状态空间数学模型，设计干扰观测器并利用其获取所述动力定位船舶的外部环境干扰预估量；基于所述外部环境干扰预估量，设计抗干扰控制器，并基于所述抗干扰控制器、所述状态空间数学模型和所述外部环境干扰预估量，获取抗干扰控制闭环系统；基于所述抗干扰控制闭环系统，对所述动力定位船舶进行基于干扰补偿的抗干扰控制。本发明实施例在保证控制精度和控制稳定性的同时，有效降低模型复杂度和控制过程计算量。

技术领域

本发明实施例涉及船舶定位技术领域，更具体地，涉及一种动力定位船舶的抗干扰控制方法、装置与电子设备。

背景技术

船舶动力定位系统(Dynamic Positioning System,DPS)是指动力定位船舶依靠自身的推进装置产生推力，使得船舶保持一定的姿态或者沿着固定的轨迹航行的控制系统。船舶动力定位系统在钻井平台和供给船等船舶上得到了广泛应用并取得了较好的效果。

然而，船舶在海洋环境中航行会受到来自周围海洋环境干扰的影响，如风、浪、流等不确定海洋环境。目前，为了克服这些影响，针对船舶动力定位系统的控制方法主要有自适应控制、PID控制、反步法控制、神经网络控制，模糊控制等。由于风、浪、流等环境干扰具有难以预测性，对于实际的船舶运动，自适应控制方法并不能有效解决动力定位系统的控制问题，传统的PID控制也无法满足船舶控制精度和稳定性的要求，而反步法控制、神经网络控制，模糊控制等，又对控制对象模型要求较高且计算量大，实用性较差。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种动力定位船舶的抗干扰控制方法、装置与电子设备，用以在保证控制精度和控制稳定性的同时，有效降低模型复杂度和控制过程计算量。

第一方面，本发明实施例提供一种动力定位船舶的抗干扰控制方法，包括：

通过分析所述动力定位船舶的运动特性和动力特征，结合海洋风、浪和流的环境干扰，建立所述动力定位船舶的状态空间数学模型；

基于所述状态空间数学模型，设计干扰观测器，并利用所述干扰观测器，获取所述动力定位船舶的外部环境干扰预估量；

基于所述外部环境干扰预估量，设计抗干扰控制器，并基于所述抗干扰控制器、所述状态空间数学模型和所述外部环境干扰预估量，获取所述动力定位船舶的抗干扰控制闭环系统；

基于所述抗干扰控制闭环系统，对所述动力定位船舶进行基于干扰补偿的抗干扰控制。

第二方面，本发明实施例提供一种动力定位船舶的抗干扰控制装置，包括：

第一建模模型，用于通过分析所述动力定位船舶的运动特性和动力特征，结合海洋风、浪和流的环境干扰，建立所述动力定位船舶的状态空间数学模型；

第二建模模型，用于基于所述状态空间数学模型，设计干扰观测器，并利用所述干扰观测器，获取所述动力定位船舶的外部环境干扰预估量；

第三建模模型，用于基于所述外部环境干扰预估量，设计抗干扰控制器，并基于所述抗干扰控制器、所述状态空间数学模型和所述外部环境干扰预估量，获取所述动力定位船舶的抗干扰控制闭环系统；

控制模块，用于基于所述抗干扰控制闭环系统，对所述动力定位船舶进行基于干扰补偿的抗干扰控制。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：至少一个存储器、至少一个处理器、通信接口和总线；所述存储器、所述处理器和所述通信接口通过所述总线完成相互间的通信，所述通信接口用于所述电子设备与动力定位船舶设备之间的信息传输；所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上第一方面所述的动力定位船舶的抗干扰控制方法。