推力分配

摘要： 极限海况下,船舶动力定位系统的多个推进器达到饱和状态,此时以最小功率消耗为优化目标的传统推力分配策略并不能充分发挥推进系统的能力,影响船舶定位性能。为了提高船舶在极限海况下动力定位推力分配策略的适应性,本文提出一个饱和协议优化推力分配策略,提高应对所需剧烈变化的控制推力的反应速度,并给出更准确的推力分配结果,通过对一艘半潜式海洋平台在极限海况下的时域仿真验证了该优化策略的有效性。

摘要： 推力分配是船舶动力定位控制系统的关键技术之一,存在推进器推力极限、推力变化率极限、方位角变化率极限、机械磨损、禁区限制和奇异性等约束优化问题。群智能优化算法在全面处理这些约束问题上相对传统的方法具有较大的优势,但在实际运用中要处理好收敛性问题,保证在规定时间内获得可靠解。本文针对推力分配实际问题,提出一种“双向穷尽”的混群算法,该算法中个体为扩展推力分配非齐次线性方程组的解系数,该处理方法能较好解决收敛性问题。此外为避免推进器相互干扰,把推进器分为不同子扇区,采用监督与切换机制进行不同扇区之间的切换。最后以CybershipⅢ船模为对象进行仿真验证,仿真结果表明该推力分配方法可行,能获得较好的推力分配结果。

摘要： 水下机器人推力分配将控制器给出的目标推力与力矩通过算法分配给各个推进器。针对水下机器人推力分配后推进器饱和问题,采用可行方向法对推力分配问题进行求解。根据推进器的空间布置情况建立通用的水下机器人推进系统数学模型。在此模型的基础上,将推力分配抽象为二次规划,利用单纯形法寻找可行的下降方向,通过一维搜索寻找最优步长。最后建立算法模型,仿真验证可行方向法和传统的伪逆法和的推力分配结果。仿真结果表明,相对传统算法,可行方向法能够更加有效地解决推力分配的饱和问题。

摘要： 为了实现海洋石油支持船动力定位模块中的推力分配子功能,提出在现有航海模拟器的基础上升级添加动力定位模拟器模块,研究其中的推力分配方法及实现。利用伪逆法进行推力分配,采用动态链接库技术完成Matlab仿真代码转化,联合QT界面形式完成软件功能模块设计,通过软件实时对控制力向量进行推力分配计算并显示。研究结果表明,该推力分配子功能模块能够有效并快速进行推力分配计算,可以作为子功能集成于现有航海模拟器中。

摘要： [目的]为了研究水下无人航行器(UUV)动力定位过程中受到外界时变干扰以及推进器故障时的控制方法,提出可实现推进器容错控制的非线性观测自适应推力分配策略。[方法]首先基于幂次滑模方法进行UUV动力定位控制器设计,并采用非线性观测器实现对外界环境干扰的有效估计;然后结合外界扰动估计值以及故障模式下的状态偏差序列构建二次规划问题,对其求解获得各推进器的效率因子,以修正推力分配矩阵,从而实现推进器容错下的自适应推力分配。[结果]仿真结果显示,UUV控制系统能够有效估计外界环境干扰以及各推进器效率因子,即使部分推进器出现故障,UUV仍能降格完成动力定位任务。[结论]研究表明所提出的自适应推力分配策略及滑模控制算法合理,适用于存在外界环境干扰以及推进器故障的复杂工况。

摘要： 面向一型喷水推进器为动力定位执行机构的单体喷水推进船舶,开展了船舶仿真模型建立、推力分配及进一步动力定位相关控制算法设计与仿真模拟。针对传统的定步长Kalman滤波提出了改进方案,同时考虑到单体喷水推进船舶的特殊性,对推力分配算法进行了优化,并基于荷载前馈的PD控制算法开展了不同工况下的仿真试验。试验结果表明,所提出的喷水推进推力分配算法能够有效控制一型单体喷水推进船舶实现定点、定艏向、移位、转艏等动力定位典型功能,并具备一定抗外部干扰能力。

摘要： 为提高动力定位系统的定位精度,本文提出了一种满足严格等式约束的改进遗传算法对推力分配进行优化.该方法通过分析目标函数中不同项之间的影响,确定了推力角的权值系数,并从二个方面对遗传算法进行改进,提高了优化速度及精度:一是继承上一时刻的精英个体来生成等距初始种群;二是结合自适应算法加强局部搜索能力.针对推进器之间的水动力干涉问题,基于推力损失模型对推进器进行分组,并通过错位安置以及采用在推力禁区内设置推力减额系数的方法来降低推力损失,最后利用改进的遗传算法对半潜式平台动力定位系统的推力分配进行了仿真模拟.仿真结果表明,提出的方法在满足等式严格约束的基础上,降低了推进器推力的水动力损失,进而提高了系统的定位精度以及运行的经济性.

摘要： 针对水下机器人推进器出现故障后控制效果变差,无法完成指定任务,甚至可能造成机器人的丢失等问题,文中提出一种基于控制分配机(CAM)矩阵的水下机器人容错控制方法。利用CAM矩阵重构推力分配确保机器人航行稳定,同时使用序列二次规划方法寻找最大合力推力分配策略实现效率最大。通过仿真对所提方法进行有效性验证,结果表明,该容错控制方法能够处理推进器部分或完全失效故障并使机器人保持一定的性能稳定航行。

摘要： 针对水下机器人推进器出现故障后控制效果变差,无法完成指定任务,甚至可能造成机器人的丢失等问题,文中提出一种基于控制分配机(CAM)矩阵的水下机器人容错控制方法.利用CAM矩阵重构推力分配确保机器人航行稳定,同时使用序列二次规划方法寻找最大合力推力分配策略实现效率最大.通过仿真对所提方法进行有效性验证,结果表明,该容错控制方法能够处理推进器部分或完全失效故障并使机器人保持一定的性能稳定航行.

摘要： 三轴气浮台的冷气系统设计直接影响到控制系统的精度和冷气消耗量.对三轴气浮台冷气控制中的推力分配问题进行了研究,针对冗余的推力分配问题,设计了两种可以优化三轴气浮台推力分配的方法,从经济性、精确性等多个角度对推力分配进行了相应的理论分析和实验研究.通过数学仿真和实验验证了所提方法的合理性和有效性,研究结果满足了在给出期望力矩后能够快速找到较优的冷气推力分配方案的要求,简化了推力分配的步骤,并且有效解决了推力器冗余分配造成冷气浪费的问题,同时使冷气控制精度在设计范围内.最后的实验结果显示冷气控制下稳定误差在0.4°以内,完成了一次只用4个推力器实现姿态控制的任务.

摘要： 针对简单伪逆算法求解动力定位船舶推力分配问题存在推进器饱和的现象,提出了一种基于自适应遗传算法的加权伪逆策略.该方法根据权值矩阵对推进器的抑制、增强作用,通过自适应遗传算法搜索一个可行的权值矩阵用于加权伪逆.仿真实验结果表明,该方法能极大改善推进器角度饱和问题.

摘要： 推力分配，即如何将期望控制指令在冗余配置的推力器间进行合理分配，是航天器喷气姿态控制系统设计的一个重要组成部分。本文以伪逆法为基础，针对目标函数为控制量的二范数最优问题，提出了在求取伪逆解之前，对系统做预处理进行降维这一解决推力分配问题的新方法。并以大型空间站组合体为背景进行了数学仿真，验证了算法的可行性及有效性。

摘要： 目前,双排桩在滑坡治理中已有采用,在设计计算中,一般采取一些缺乏试验验证的假定(如假定前排桩承担的滑坡推力与它承受水平荷载的能力相当)进行治理工程防护设计.但对于滑坡推力在两排桩之间如何分配,相关的研究报道还比较少.从理论上分析了双排桩的结构和受力特点,并结合工程实例,对双排桩之间的滑坡推力分配进行了应用研究.研究结果表明,双排桩可视为受水平力作用的刚架,并以后排桩桩后土体作为研究对象,运用结构力学的有关理论,推导了相应的弯矩计算公式,探讨了不同分布形式的滑坡推力在两排桩上的分配问题.工程实例表明,计算结果符合理论分析得出的规律.

摘要： 针对推进器冗余配置的动力定位船舶推进器故障情况下的推力分配问题,建立了系统的推力分配模型,分析了动力定位船推进系统常见故障的类型及可能造成的后果,设计了基于推进器故障的容错分配算法.该算法根据推进器的故障信息动态调整推力分配策略,通过降低故障推进器的使用率以及修正其物理约束条件以达到容错目的.仿真结果表明该算法可以有效地提高动力定位船舶对推进器故障的容错能力.

摘要： 随着深海技术的不断发展,动力定位系统的在海洋工程上得到广泛应用.动力定位系统通过其控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力,从而使船舶保在确定的位置上或沿预期的航迹航行.在分析了国际海事组织和国际海洋工程承包商协会对动力定位系统的定义及分级要求的基础上,阐述了动力定位系统的组成和工作原理,研究了动力定位系统的各种约束、控制策略、推力分配和多传感器信息融合等关键技术,指出了对动力定位系统精度取决于控制系统和测量系统性能,并提出了发展国产动力定位系统应采用的途径.

摘要： 船舶动力定位系统能够有效地解决海洋环境复杂多变导致船舶难以安全进行海上定点作业的问题,使海上定位操作船舶具有不受水深限制、快速投入或撤离作业点的优势,提高船舶的机动性和精确性.本文首先介绍船舶动力定位系统的结构组成和工作原理,而后总结归纳了国内外关于船舶动力定位系统所涉及的几个关键技术研究现状,包括控制系统控制器设计、推力系统推力分配算法、测量系统滤波与数据融合技术.最后,分析和讨论了船舶动力定位几个关键技术的发展趋势.

摘要： 动力定位系统是海洋工程领域的关键技术之一,我国在该领域的研究尚处于起步阶段.本文简要介绍了我国自主研发的SRI-VC2110DP型动力定位控制系统及其关键技术,如系统网络结构、系统主要功能、控制策略及推力分配设计等.文章还对SRI-VC2110DP动力定位控制系统的特点进行了分析.

摘要： 介绍了现代动力定位系统的发展和应用.围绕现代动力定位系统的设计问题,讨论了系统的构建、数学建模、控制器设计和推力器的推力分配,重点给出了基于扩展Kalman滤波的动力定位LQG控制器设计算法.

摘要： 本文设计了一种新型水下清污机器人系统进行导管架平台清污作业,从而降低人员工作强度、提高工作效率.该机器人采用双抱臂结构作为工作定位系统,以解决传统真空吸附易失效的问题.利用清污作业的高压水射流用于喷水推进系统,降低了传统水下机器人的高压输电要求.在考虑水下机器人的非线性水动力分析结果基础上,建立了该系统的运动分析计算模型,并基于模型反馈线性化,分别建立了PID和LQR控制策略下的位姿控制系统.通过数值模拟分析了在海流作用条件下,无推力约束条件、有推力约束条件以及系统建模误差下,两种控制器的控制效果.结果表明相比传统PID控制器,反馈线性化LQR控制器能更好地实现控制目标.

摘要： 本文设计了一种新型水下清污机器人系统进行导管架平台清污作业,从而降低人员工作强度、提高工作效率.该机器人采用双抱臂结构作为工作定位系统,以解决传统真空吸附易失效的问题.利用清污作业的高压水射流用于喷水推进系统,降低了传统水下机器人的高压输电要求.在考虑水下机器人的非线性水动力分析结果基础上,建立了该系统的运动分析计算模型,并基于模型反馈线性化,分别建立了PID和LQR控制策略下的位姿控制系统.通过数值模拟分析了在海流作用条件下,无推力约束条件、有推力约束条件以及系统建模误差下,两种控制器的控制效果.结果表明相比传统PID控制器,反馈线性化LQR控制器能更好地实现控制目标.

摘要： 本发明提供的是一种基于推力分配管理的动力定位船推力分配方法。选取参与工作的推进器，并设定对应的方位角活动范围；对参与工作的推进器进行分组；对全方位推进器组设置相应的偏置量；用二次规划法对推力分配。本发明引入了推力分配管理模块，根据动力定位船的推进器配置，提出了基于推力分配管理的一种简便实用的动力定位船推力分配方法，很好的解决了已有技术中存在的问题，使推进器的使用更加合理，操作更加简洁，提高了推进器系统的执行能力，保证DP控制器的推力需求，具有很高的推广价值。

摘要： 本发明属于航天器控制领域，涉及一种地球静止轨道卫星电推力器故障模式推力分配方法，首先确定推力分配输入条件，包括点火位置约束、点火速度增量约束以及轨道控制需求；其次对位置保持推力进行分配及优化，建立电推力器指向模型，选择推力器并定义点火参数，优化计算点火参数；最后计算角动量卸载偏转矢量。本发明针对传统确定性求解方式中燃料消耗较大的问题，建立非线性混合约束优化模型，以燃料最优为目标求解各推力器点火弧段时长、点火位置等关键参数，可实现满足工程约束下的燃料最优。

摘要： 本发明涉及一种动力定位推力系统智能推力分配方法，包括以下步骤：(1)推力系统配置参数输入；(2)数据准备与存储；(3)系统对准与优化建模；(4)优化问题求解；(5)推力分配决策输出。与现有技术相比，本发明具有实时性好、人机交互友好、人员工作量小、自动化程度高、决策效果好、能实现较好的推力分配等优点。

摘要： 本发明提出了一种采用动态禁止角的海洋结构物动力定位推力分配方法。推力分配方法为最优化问题中的二次规划问题，通过考虑前后两个全回转推进器的转速比，可以实时更新最优化问题中前推进器回转角的禁止角大小，即回转角的可行区域，随后求解二次规划问题，获得全回转推进器上的推力分配方案。通过引入动态禁止角的概念，本发明方法可以一方面避免前推进器尾流对于后推进器的干扰，另一方面也可以扩大前推进器回转角的可行区域，从而使二次规划问题能获得更为优化与合理的结果。

摘要： 本发明公开了一种水下机器人的推力分配器及推力分配方法，涉及水下技术领域，该方法分别对水平纵向期望力、水平横向期望力和转艏力矩在各个水平推进器上进行单自由度力或力矩分配得到三个初始推力，然后利用三个待求系数对三个初始推力进行加权的水平推力合成，然后基于水下机器人当前作业任务对各个自由度的运动需求对应的指示各个待求系数取得更大取值的期望优先级的目标函数，在推进器的推力范围所确定的约束条件下求解得到各个推进器的指令推力值；该方法从水下机器人作业任务需求考虑来进行推力分配，通过适当牺牲某些自由度上的控制性能以优先保证关键自由度上的控制性能，能够保证作业任务能够顺利完成。

摘要： 本发明涉及一种船舶推力分配系统及推力分配方法，一种船舶推力分配系统包括参数设置模块、限制因素选择模块、数学模型建立模块、优化算法选择模块、分配方案生成模块、数据存储模块以及仿真模拟模块。而一种船舶推力分配方法包括：S1、设定推进器的布局及参数；S2、设置限制因素；S3、建立推力分配数学模型；S4、选择优化算法；S5、根据推力分配模型及优化算法来生成推力分配方案；S6、通过调整上述参数来生成多种推力分配方案。本发明仅需设置各类参数就能完成对不同的船只的多种推力分配方案，且还能同时对不同推力分配方案进行仿真，这样节省了大量编制仿真程序及分析仿真数据的时间，同时还能减少大量成本。

摘要： 本发明提供的是一种基于推力分配管理的动力定位船推力分配方法。选取参与工作的推进器，并设定对应的方位角活动范围；对参与工作的推进器进行分组；对全方位推进器组设置相应的偏置量；用二次规划法对推力分配。本发明引入了推力分配管理模块，根据动力定位船的推进器配置，提出了基于推力分配管理的一种简便实用的动力定位船推力分配方法，很好的解决了已有技术中存在的问题，使推进器的使用更加合理，操作更加简洁，提高了推进器系统的执行能力，保证DP控制器的推力需求，具有很高的推广价值。

摘要： 本发明属于航天器控制领域，涉及一种地球静止轨道卫星电推力器故障模式推力分配方法，首先确定推力分配输入条件，包括点火位置约束、点火速度增量约束以及轨道控制需求；其次对位置保持推力进行分配及优化，建立电推力器指向模型，选择推力器并定义点火参数，优化计算点火参数；最后计算角动量卸载偏转矢量。本发明针对传统确定性求解方式中燃料消耗较大的问题，建立非线性混合约束优化模型，以燃料最优为目标求解各推力器点火弧段时长、点火位置等关键参数，可实现满足工程约束下的燃料最优。

摘要： 本发明涉及一种动力定位推力系统智能推力分配方法，包括以下步骤：(1)推力系统配置参数输入；(2)数据准备与存储；(3)系统对准与优化建模；(4)优化问题求解；(5)推力分配决策输出。与现有技术相比，本发明具有实时性好、人机交互友好、人员工作量小、自动化程度高、决策效果好、能实现较好的推力分配等优点。

摘要： 一种全方位推进器推力禁区的推力分配方法，采用以下步骤：一：测量并确定全方位螺旋桨直径D；二：分别测量距全方位螺旋桨最近的两个推进器的距离x；三：将两次测量的距离x远近情况进行以下处理：若测得距离x大于15倍全方位螺旋桨直径D，则认为该全方位螺旋桨对受影响的全方位螺旋桨或设备干扰较小，不计算该推力禁区；若测得距离x小于15倍全方位螺旋桨直径D，则令t