动力定位概述

1、动力定位概述1. 动力定位系统原理船舶动力定位系统就是依据所要求的船舶定位或运动指令 ,根据测量所得船 舶的运动信息与环境信息 ,利用计算机进行复杂的实时计算 ,控制船舶主副推力装 置产生一定推力与力矩 ,以实现预定的船舶姿态控制、定位控制或运动控制。船舶在海上除了受到本身推进器的推力以外，还受到风力、波浪与海流的 外界作用力，从而产生 6 个自由度的运动，即纵荡、横荡、升沉、纵摇、横摇 与艏遥。动力定位系统利用位置测量设备测出本身位置的变化，利用各类传感 器测出船艏、纵横摇以及风力风向，再采用现代控制理论，建立船舶与推力器 的数学模型，并采用多种控制方法，同多对船舶 6 个自由度运动风量以及

2、风力 风向的计算，对船舶各主副推力器的推力进行分配，从而控制船舶 3 个自由度 的运动，即纵荡、横荡与艏摇。2. 动力定位系统组成动力定位系统通常包括两大部分：测量控制部分和推力装置部分。测量控制部分测量控制部分主要包括 :1）测量传感器：DGPS或其他类型定位系统）-测量船位电罗经 -测量艏向船舶垂直参考单元 -测量船舶的纵摇、横摇与升沉风向风速仪 -测量影响船舶动力的主要干扰力即风力2）控制部分：操作台：其台面上布置有操纵手柄、跟踪球、输入键盘、各种操纵按钮、指示灯与 报警灯及显示屏，操纵台内部布置有一台高性能计算机。控制柜：其内部布置有实时处理计算机、存储器、输入 / 输出接口、供电模块

3、以及大 量接线端子；动力定位系统与位置测量设备、各种传感器以及主副推力器的电 气联接均通过控制柜，系统供电也经由本柜。便携式手操终端推力装置部分1）动力部分：船舶主机、发电机2）推力部分：主推进器、舵、辅助推力装置 （多用侧推器和全回转推进器 ）。3. 动力定位的等级与精度动力定位等级国际海事组织 IMO 根据动力定位系统的功能以及设备冗余度 ,将动力定位系 统分为三个等级 :1级、 2级与 3级。中国船级社根据动力定位系统不同的沉余度将动力定位等级 DP1、DP2、DP3。具体要求如下：1）1级动力定位系统DP-1:安装有动力定位系统的船舶，可在规定的环境条 件下，自动保持船舶的位置和首向，

4、同时还应设有独立的集中手动船位控制和 自动艏向控制。2）2级动力定位系统DP-2:安装有动力定位系统的船舶，在出现单个故障不 包括一个舱室或几个舱室的损失）后，可在规定的环境条件下，在规定的作业 范围内自动保持船舶的位置和艏向。3）3级动力定位系统DP-3:安装有动力定位系统的船舶，在出现任一故障（包括由于失火或进水造成一个舱室的完全损失）后，可在规定的环境条件下， 在规定的作业范围内自动保持船舶的位置和艏向。动力定位等级精度动力定位系统的精度，既与相关测量系统（如DGPS的设备的精度有关系， 也与推进器系统相关信号传输的精度有关。4. 动力定位系统的布置要求 根据中国船级社规定，动力定位系统

5、布置如下表所示:5. 动力定位控制动能分类1）手动移位2）自动定位系统能精确地按指令保持船位；也可以按操作人员的指令自动改变船舶的 位置，船舶自动移位的速度可以有操纵人员设定。3）自动艏向4）自动循迹航行（高速与低速） 系统能使船舶精确的按预定轨迹低速移动、或按预定航线高速航行。 在低速航行模式下，船舶循迹精度，而且可以任意设定各航迹段的航向与船速，使船舶沿纵向、横向或斜向移动，此模式的最高船速取决于船舶与辅助 推力装置的设计。在高速循迹航行模式下，船舶艏向将由系统自动根据航线、船速与外界环 境力而计算确定。在航线转弯处，系统可以自动确定转弯半径与船速，也可以 预先设定；在此模式下，侧向推进器

6、通常不参与工作。5）自动操舵驾驶6）自动跟踪水下目标7）自动保持移动速度8）任意中心自动回转9）其他功能6. 动力定位控制理论分类以下分类大概根据其出现年代的顺序。1. PID控制以经典的PID控制为基础。2. LQG控制Kalman滤波和最优控制相结合形成了线性二次高斯型LQG控制（Lin earQuadraticGuasS，目前是最常用的控制理论。3. 模型参考自适应控制（DMRAC控制）4. 反步法（ Backstepping）5. 模糊控制 （Fuzzy Logic Control）6. 神经网络 （Neural Network Control）7 .动力定位厂家简述 .当前世界上较有名的生产动力定位产品的公司有KongsbergSimard,Alstom和Nautronix三家；其中Kongsberg Simard公司的产品优势占领当前国际船舶动 力定位市场。当前世界上生产动力定