船舶动力系统的定位控制技术探讨

张荣伟

【摘 要】船舶动力系统的运行速度与外部环境、控制工艺等有关系，对动力系统进行定位考虑的环节，作业人员研究动态面控制工艺、实时检测等技术运用要领，根据输出反馈规律，将动态面控制工艺引入至系统动力定位中，便于实时掌握船舶位置。借助系统自身对风浪的抵御能力，利用动力定位技术在海面长时间保持精确稳定轨迹，目前船舶定位技术在海底管道铺设和海上救援等工作中得到广泛运用。

【关键词】船舶；动力系统；定位控制

一、船舶动力系统的介绍

为克服船舶运行中的技术限制，根据船舶动力系统自身的运行特点，采取一种抗干扰、抗风浪等的综合措施，借助稳定的动力系统让船舶在航行中保持路线稳定。动力系统定位系统具有精度高、速度快、实用性强、可靠性高等优势，这有助于海洋开发。当前船舶动力定位系统是由测量、控制、推力装置等部分构成，可实现有效的动力控制及推力功能，控制器在系统定位中具有不可忽视的作用。

二、动力系统及定位技术运用

反馈系统设计：为促进定位系统内信息的快速反馈，船舶航行工作人员及时考虑海上环境对定位系统运行的影响，借助观测器来实现传播动态信息控制，依据定位反馈系统规律，及时设置船舶位置期望值，进行设想，以此快速了解船舶位置最大误差。采用动态控制的思想，注重对控制指标的分析，掌握滤波器工作状态，有效简化反馈系统控制流程，考虑船舶系统的输出量，利用高性能的观测器测量某一船舶的运行速度，在设定时间的情况下，科学估测其运行速度。

参数优化：动力系统是整个船舶安全运行的关键，为有效抵御外界环境干扰，及时构建由测量装置、推进器装置、控制系统构成的新型动力系统。下图所示为某船舶动力控制装置框架。

模糊控制：运用模糊控制理论指导动力系统设计，了解系统输出量、控制性能等各个信息，借助外载负荷建立动力系统稳定系统，强化参数设计，使用传感器快速获取相应的风向信号，明确外载荷载的前提下，科学估测外载荷载对船舶整个动力装置产生的影响。降低估测的船舶位置与船舶实际位置的误差，及时消除位置误差，将位置信息及时输入至推进器，提高系统信息反馈能力。消除实际值与预估差值，利用推进器掌握风速、风向、推进力等具体信息，增强系统对海上风浪的抵抗能力，根据反馈条件确定反馈信息运行方式，当船舶还未到达之前，工作人员采用传感器掌握海上干扰信号，从而有效减小了反馈系统的工作量，便于全面掌握动力系统控制技术。

仿真设计：在网络系统下进行仿真设计，针对当前船舶模糊控制系统运行现状，及时考虑仿真实验的必要性，调整控制系统内的数据，安装模型船舶，及时安设远程控制装置，便于验证模糊控制的效果。首先创造仿真环境，利用仿真软件创造一个虚拟化的环境，在这个环境中可进行数值分析，系统提供有多种输入及输出方式，为系统仿真处理提供有利条件，便于实时输出数据，同时还为用户提供具有多项功能的工具箱，采用控制理论展开仿真实验。设计仿真模块的环节，以定位系统数据信息为主要研究对象，将模糊理论与仿真控制理论相结合，使其发挥出统一处理数据的优势，利用智能控制分支，有效模拟人类的思维方式，其控制方式具有明显的主观性。计算机模拟人类的思维对动力系统进行信息决策，能够对复杂的海量数据进行实时整合与分析，仿真实验中及时引入模糊控制理论，将常规控制器作为基础控制器，将船舶位置误差及系统误差快速输入至计算机系统中，利用计算机强大的逻辑分析能力实时输出相应信息。分段控制仿真：采用分段控制的主要原因是，可提高系统数据分析的完整性，利用网络系统将船舶位置误差进行分段，对不同时段的船舶速度进行分段控制，设定运行速度，当船舶速度一定时，其位置误差很小，能够保持较小的速度运动。

三、定位技术运用关键

远程控制：以整个动力系统为核心，注重船舶信息的实时采集和掌控，利用网络系统实现船舶信息共享，采用科学方式提升系统运作功能，促进系统功能的再次改进。保证信息传递的精准性，采用嵌入式系统提升船舶整个控制装置的可靠性，比如下图为远程控制系统构建。

利用远程控制装置促进船舶控制信息与网络系统信息的有效互动，以及检测中得知的船舶运行速度及运行状态，提升推力，比如操控台主要控制的是模式选择、巡航速度、坐标定位等内容，利用远程控制装置将状态信息输入并保存至缓冲区，便于操控台快速显示系统运行状态。根据水动力、风量、浪、水流速等调整参数，对推进器布置、运行等控制任务进行有效分配，避免系统控制误差，提高推进器的推进动力，快速获取测量信号，经过传感过程将测量信号进行滤波处理便于以信息形式输出，更重要的是，降低了高频信號对船舶运行速度的影响。

动态定位：非线性控制技术在船舶航行过程控制中得到非常广泛的运用，其技术运用的关键是非线性分析，为船舶控制系统设计一个非线性检测装置，以提升非线性控制的抗干扰能力为主，在动态控制系统中引入自抗干扰控制器，以便实时掌握船舶的航行速度、方向、风浪等问题。运用自适应技术对船舶状态进行有效监控，避免风速控制的不稳定性，控制器稳定是船舶安全航行的关键，采用自适应数学模型设定船舶速度、方向等的期望值，根据智能控制的非线性特点，在动态检测装置构建中渗透模糊控制理论，便于控制目标能够很好的适应模糊控制的环境。动态控制的关键：为全面掌握船舶定位系统及主要控制力，要合理设置船舶行驶速度的期望值，有效调整船舶动力定位，了解船舶摇动偏差，在进行仿真技术的基础上，提升整个系统运作的有效性。借助神经网络分析船舶动态控制的创新工艺，合理设计动力定位控制，加大对非线性控制理论的研究，将网络系统与反馈控制系统相融合，便于及时发现船舶位置检测中的问题，尽量将运行速度、方向等的误差控制在最小范围内。

四、结束语

综上所述：本文以船舶控制为探讨对象，首先介绍船舶动力系统，然后介绍动力系统及定位技术运用，这部分作为重点部位，最后介绍定位技术运用关键。为实现对船舶运行过程的有效监控，需加强对远程控制、动态定位控制等技术的研究，全面掌握船舶动力系统运行技术，利用远程控制装置促进船舶控制信息与网络系统信息的有效互动，动态控制系统中引入自抗干扰控制器，便于掌握动态控制的关键技术。

【参考文献】

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