張榮偉

【摘 要】船舶動力系統(tǒng)的運行速度與外部環(huán)境、控制工藝等有關(guān)系，對動力系統(tǒng)進行定位考慮的環(huán)節(jié)，作業(yè)人員研究動態(tài)面控制工藝、實時檢測等技術(shù)運用要領(lǐng)，根據(jù)輸出反饋規(guī)律，將動態(tài)面控制工藝引入至系統(tǒng)動力定位中，便于實時掌握船舶位置。借助系統(tǒng)自身對風(fēng)浪的抵御能力，利用動力定位技術(shù)在海面長時間保持精確穩(wěn)定軌跡，目前船舶定位技術(shù)在海底管道鋪設(shè)和海上救援等工作中得到廣泛運用。

【關(guān)鍵詞】船舶；動力系統(tǒng)；定位控制

一、船舶動力系統(tǒng)的介紹

為克服船舶運行中的技術(shù)限制，根據(jù)船舶動力系統(tǒng)自身的運行特點，采取一種抗干擾、抗風(fēng)浪等的綜合措施，借助穩(wěn)定的動力系統(tǒng)讓船舶在航行中保持路線穩(wěn)定。動力系統(tǒng)定位系統(tǒng)具有精度高、速度快、實用性強、可靠性高等優(yōu)勢，這有助于海洋開發(fā)。當(dāng)前船舶動力定位系統(tǒng)是由測量、控制、推力裝置等部分構(gòu)成，可實現(xiàn)有效的動力控制及推力功能，控制器在系統(tǒng)定位中具有不可忽視的作用。

二、動力系統(tǒng)及定位技術(shù)運用

反饋系統(tǒng)設(shè)計：為促進定位系統(tǒng)內(nèi)信息的快速反饋，船舶航行工作人員及時考慮海上環(huán)境對定位系統(tǒng)運行的影響，借助觀測器來實現(xiàn)傳播動態(tài)信息控制，依據(jù)定位反饋系統(tǒng)規(guī)律，及時設(shè)置船舶位置期望值，進行設(shè)想，以此快速了解船舶位置最大誤差。采用動態(tài)控制的思想，注重對控制指標的分析，掌握濾波器工作狀態(tài)，有效簡化反饋系統(tǒng)控制流程，考慮船舶系統(tǒng)的輸出量，利用高性能的觀測器測量某一船舶的運行速度，在設(shè)定時間的情況下，科學(xué)估測其運行速度。

參數(shù)優(yōu)化：動力系統(tǒng)是整個船舶安全運行的關(guān)鍵，為有效抵御外界環(huán)境干擾，及時構(gòu)建由測量裝置、推進器裝置、控制系統(tǒng)構(gòu)成的新型動力系統(tǒng)。下圖所示為某船舶動力控制裝置框架。

模糊控制：運用模糊控制理論指導(dǎo)動力系統(tǒng)設(shè)計，了解系統(tǒng)輸出量、控制性能等各個信息，借助外載負荷建立動力系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)，強化參數(shù)設(shè)計，使用傳感器快速獲取相應(yīng)的風(fēng)向信號，明確外載荷載的前提下，科學(xué)估測外載荷載對船舶整個動力裝置產(chǎn)生的影響。降低估測的船舶位置與船舶實際位置的誤差，及時消除位置誤差，將位置信息及時輸入至推進器，提高系統(tǒng)信息反饋能力。消除實際值與預(yù)估差值，利用推進器掌握風(fēng)速、風(fēng)向、推進力等具體信息，增強系統(tǒng)對海上風(fēng)浪的抵抗能力，根據(jù)反饋條件確定反饋信息運行方式，當(dāng)船舶還未到達之前，工作人員采用傳感器掌握海上干擾信號，從而有效減小了反饋系統(tǒng)的工作量，便于全面掌握動力系統(tǒng)控制技術(shù)。

仿真設(shè)計：在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下進行仿真設(shè)計，針對當(dāng)前船舶模糊控制系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，及時考慮仿真實驗的必要性，調(diào)整控制系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，安裝模型船舶，及時安設(shè)遠程控制裝置，便于驗證模糊控制的效果。首先創(chuàng)造仿真環(huán)境，利用仿真軟件創(chuàng)造一個虛擬化的環(huán)境，在這個環(huán)境中可進行數(shù)值分析，系統(tǒng)提供有多種輸入及輸出方式，為系統(tǒng)仿真處理提供有利條件，便于實時輸出數(shù)據(jù)，同時還為用戶提供具有多項功能的工具箱，采用控制理論展開仿真實驗。設(shè)計仿真模塊的環(huán)節(jié)，以定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息為主要研究對象，將模糊理論與仿真控制理論相結(jié)合，使其發(fā)揮出統(tǒng)一處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，利用智能控制分支，有效模擬人類的思維方式，其控制方式具有明顯的主觀性。計算機模擬人類的思維對動力系統(tǒng)進行信息決策，能夠?qū)?fù)雜的海量數(shù)據(jù)進行實時整合與分析，仿真實驗中及時引入模糊控制理論，將常規(guī)控制器作為基礎(chǔ)控制器，將船舶位置誤差及系統(tǒng)誤差快速輸入至計算機系統(tǒng)中，利用計算機強大的邏輯分析能力實時輸出相應(yīng)信息。分段控制仿真：采用分段控制的主要原因是，可提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的完整性，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將船舶位置誤差進行分段，對不同時段的船舶速度進行分段控制，設(shè)定運行速度，當(dāng)船舶速度一定時，其位置誤差很小，能夠保持較小的速度運動。

三、定位技術(shù)運用關(guān)鍵

遠程控制：以整個動力系統(tǒng)為核心，注重船舶信息的實時采集和掌控，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)船舶信息共享，采用科學(xué)方式提升系統(tǒng)運作功能，促進系統(tǒng)功能的再次改進。保證信息傳遞的精準性，采用嵌入式系統(tǒng)提升船舶整個控制裝置的可靠性，比如下圖為遠程控制系統(tǒng)構(gòu)建。

利用遠程控制裝置促進船舶控制信息與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息的有效互動，以及檢測中得知的船舶運行速度及運行狀態(tài)，提升推力，比如操控臺主要控制的是模式選擇、巡航速度、坐標定位等內(nèi)容，利用遠程控制裝置將狀態(tài)信息輸入并保存至緩沖區(qū)，便于操控臺快速顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。根據(jù)水動力、風(fēng)量、浪、水流速等調(diào)整參數(shù)，對推進器布置、運行等控制任務(wù)進行有效分配，避免系統(tǒng)控制誤差，提高推進器的推進動力，快速獲取測量信號，經(jīng)過傳感過程將測量信號進行濾波處理便于以信息形式輸出，更重要的是，降低了高頻信號對船舶運行速度的影響。

動態(tài)定位：非線性控制技術(shù)在船舶航行過程控制中得到非常廣泛的運用，其技術(shù)運用的關(guān)鍵是非線性分析，為船舶控制系統(tǒng)設(shè)計一個非線性檢測裝置，以提升非線性控制的抗干擾能力為主，在動態(tài)控制系統(tǒng)中引入自抗干擾控制器，以便實時掌握船舶的航行速度、方向、風(fēng)浪等問題。運用自適應(yīng)技術(shù)對船舶狀態(tài)進行有效監(jiān)控，避免風(fēng)速控制的不穩(wěn)定性，控制器穩(wěn)定是船舶安全航行的關(guān)鍵，采用自適應(yīng)數(shù)學(xué)模型設(shè)定船舶速度、方向等的期望值，根據(jù)智能控制的非線性特點，在動態(tài)檢測裝置構(gòu)建中滲透模糊控制理論，便于控制目標能夠很好的適應(yīng)模糊控制的環(huán)境。動態(tài)控制的關(guān)鍵：為全面掌握船舶定位系統(tǒng)及主要控制力，要合理設(shè)置船舶行駛速度的期望值，有效調(diào)整船舶動力定位，了解船舶搖動偏差，在進行仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，提升整個系統(tǒng)運作的有效性。借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析船舶動態(tài)控制的創(chuàng)新工藝，合理設(shè)計動力定位控制，加大對非線性控制理論的研究，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與反饋控制系統(tǒng)相融合，便于及時發(fā)現(xiàn)船舶位置檢測中的問題，盡量將運行速度、方向等的誤差控制在最小范圍內(nèi)。

四、結(jié)束語

綜上所述：本文以船舶控制為探討對象，首先介紹船舶動力系統(tǒng)，然后介紹動力系統(tǒng)及定位技術(shù)運用，這部分作為重點部位，最后介紹定位技術(shù)運用關(guān)鍵。為實現(xiàn)對船舶運行過程的有效監(jiān)控，需加強對遠程控制、動態(tài)定位控制等技術(shù)的研究，全面掌握船舶動力系統(tǒng)運行技術(shù)，利用遠程控制裝置促進船舶控制信息與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息的有效互動，動態(tài)控制系統(tǒng)中引入自抗干擾控制器，便于掌握動態(tài)控制的關(guān)鍵技術(shù)。

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