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目录
第一章 绪论-1
1.1 选题的目的和意义--1
1.2.1 动力定位国内外研究的现状及存在的问题--1
1.3 本文主要研究工作-4第二章 起重船动力定位系统数学模型5
2.1 起重船船舶运动建模基本思想-5
2.2 低频运动数学模型--7
2.3 高频运动数学模型--9
2.4 环境力数学模型11
2.5 测量模型12
2.6 系统总模型-12
第三章 起重船动力定位系统滤波技术--13
3.1 数据预处理技术14
3.2 低通滤波技术--15
3.2.1 一阶低通滤波器的设计--15
3.2.2 高阶低通滤波器的设计--16
3.3 Kalman滤波技术17
3.3.1 Kalman滤波基本方程-17
3.3.2 Kalman滤波稳定性的判别21
3.3.3 Kalman滤波的误差分析--22
3.3.4 Kalman滤波器设计22
3.4 扩展Kalman滤波技术-24
3.4.1 扩展Kalman滤波原理24
3.4.2 扩展kalman的滤波方程-26
第四章 起重船动力定位系统滤波器的设计及仿真--28
4.1 起重船动力定位系统低通滤波器设计及仿真29
4.2 起重船动力定位系统Kalman滤波器设计及仿真32
4.3 起重船动力定位系统扩展Kalman滤波器设计及仿真--35
结语40
致谢--41
参考文献42
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
由于科技技术的发展以及能源和生活资源的需要，人们由此更加重视海洋开发。动力定位(Dynamic Positioning,简称DP)海上作业广泛的应用与动力定位，通过测量位置发出反力指令，使船舶保持在所需位置附近，在水位上升时，定位的成本不会跟着上升而增长，机动性很强，操作方便，定位精度高，不破坏海床等优点。近年来海洋中，远海、深海扩展的开发的趋势不断提高，在海洋开发中，海上作业时已经越来越离不开动力定位技术，体现了其现实意义，已受到业界广泛关注。 然而，深海地区作业的时候不稳定性和高风险性对动力定位系统的机能和稳定性要求作出了新的提升，结果它的结构将会变得复杂，会更加麻烦，因为在海底结构物复杂的情况下，影响运动。所以在动力定位研究中需要建立一个仿真调试平台来改变这一现状。从而预估整个动力定位系统的性能。利用仿真系统可以实现动力定位的动态模拟，对实际控制系统的软件逻辑，特别是先进的滤波方法、控制算法以及推力分配策略等进行有效的调试和验证。
随着计算机控制技术的发展，动力定位系统已经作为大型铺管船、挖泥船等工程船舶的重要辅助系统，工程船舶在进行施工时会受到外界风浪以及暗涌的影响，使得船舶在施工时无法准确地停泊在工程位置，影响施工进度和质量，因此船舶动力系统对于这些外籍干扰很有帮助，整个系统利用推进器作为位置修改的主要动力源，通过安置在船上的各个传感器对船舶的位置信息进行采集，通过处理后计算出需要平台恢复的推力大小个方位，完成动力定位工作。但是，海上作业时，传感器的信号收到海上电磁场、高盐碱度空气、高湿度等的影响很大，在传输过程中回收到这些恶劣环境的影响，造成采集的数据失真，影响系统工作的准确度，因此，对于传感器信号进行降噪率播出力是很有必要的，动力系统常用的滤波器主要为卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器和非线性滤波器等。
1.2国内外研究的现状及存在的问题
1.2.1动力定位国内外研究的现状及存在的问题
2.1起重船船舶运动建模基本思想
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