船舶运动解耦滤波与控制方法

摘要

为了解决动力定位(dynamic positioning,DP)船在复杂海况下的波浪运动滤波与控制问题,根据DP船耦合运动特点和波浪运动模型,提出一种基于Kalman技术的船舶三自由度解耦滤波方法,构建一种基于DP船状态观测方程的船舶动力定位仿真系统,并提出适用于DP船状态观测方程中的传感器噪声协方差矩阵和测量协方差矩阵参数的选择方法。船舶动力定位仿真结果表明,与传统非线性被动式滤波方法相比,本文方法对船舶一阶波浪运动的滤波效果更好,航向滤除了98%以上的一阶波浪运动,北东方向滤除了99%以上的一阶波浪运动,对传感器测量白噪声信号也有较好的抑制作用。对于船舶及其他海洋航行器运动控制技术的研究具有理论意义和工程价值。