一種動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法，包括以下步驟：(1)推力系統(tǒng)配置參數(shù)輸入；(2)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與存儲(chǔ)；(3)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)與優(yōu)化建模；(4)優(yōu)化問(wèn)題求解；(5)推力分配決策輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有實(shí)時(shí)性好、人機(jī)交互友好、人員工作量小、自動(dòng)化程度高、決策效果好、能實(shí)現(xiàn)較好的推力分配等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種推力系統(tǒng)的推力分配方法，尤其是涉及一種動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力定位系統(tǒng)中，推力分配是指針對(duì)定位系統(tǒng)中的多個(gè)推進(jìn)器，在允許的時(shí)間里，同時(shí)在考慮諸多物理約束的條件下，計(jì)算出安裝在平臺(tái)上的每個(gè)推進(jìn)器應(yīng)該在什么方向上產(chǎn)生多大的推力，而且找出可能的多個(gè)推力和方向組合中最好的那一種分配，并產(chǎn)生相應(yīng)的執(zhí)行指令。
[0003]目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力定位中推力優(yōu)化分配方法研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限性主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面:
[0004]其一，體現(xiàn)在設(shè)計(jì)和開發(fā)以及維護(hù)成本方面。目前國(guó)外推力分配開發(fā)模式一般是，將推力分配作為動(dòng)力定位系統(tǒng)的一部分交由企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)完成，而國(guó)內(nèi)則一般引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。這種模式的缺點(diǎn)在于:定制周期長(zhǎng)，定制成本高，只能適用與具體動(dòng)力定位對(duì)象，設(shè)備維護(hù)后期系統(tǒng)維護(hù)困難，用戶很難根據(jù)自己的需求進(jìn)行推力分配等。
[0005]其二，體現(xiàn)在推力分配的優(yōu)化模型建立過(guò)程中，由于推進(jìn)器的約束和靈敏度的限制，傳統(tǒng)的優(yōu)化建模方法使得推力優(yōu)化分配區(qū)域變成了非凸集(T.A.Johansen，T.1.Fossen,S.P.Berge,Constrained nonlinear control allocation with singularityavoidance using sequential quadratic programming, IEEE Transaction on ControlSystems Technology, 2004,12(1):211-216.),采用各種優(yōu)化算法效果不甚理想,全局最優(yōu)解的求解困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種實(shí)時(shí)性好、人機(jī)交互友好、人員工作量小、自動(dòng)化程度高、決策效果好、能實(shí)現(xiàn)較好的推力分配的動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]一種動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009](I)推力系統(tǒng)配置參數(shù)輸入；
[0010](2)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與存儲(chǔ)；
[0011 ] (3)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)與優(yōu)化建模；
[0012](4)優(yōu)化問(wèn)題求解；
[0013](5)推力分配決策輸出。
[0014]所述的推力系統(tǒng)配置參數(shù)輸入具體為:
[0015]11)輸入推力系統(tǒng)中推力設(shè)備的個(gè)數(shù)P ；
[0016]12)對(duì)P個(gè)推力設(shè)備通過(guò)窗口方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置具體包括:[0017]①是否可變方向；
[0018]②設(shè)備安裝位置，即船體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，存儲(chǔ)為變量lk,x，lk,y ;
[0019]③產(chǎn)生推力的上限值，存儲(chǔ)為變量Tkmax；
[0020]④安裝角度，即船體坐標(biāo)系下的角度值，對(duì)于①中參數(shù)為“否”的推力設(shè)備，需要輸入推力設(shè)備產(chǎn)生正推力方向的推力角度值ak ;對(duì)于①中參數(shù)為“是”的推力設(shè)備，需要輸入推力設(shè)備產(chǎn)生正推力方向的角度范圍，存儲(chǔ)為變量^!^^和Cikmax;
[0021]⑤選擇推力設(shè)備靈敏程度，包括高檔、中檔、低檔和自定義，存儲(chǔ)為變量ek;
[0022]⑥優(yōu)化參數(shù)選擇，包括默認(rèn)和自定義，存儲(chǔ)為變量Hk，Mk, Qk。
[0023]所述的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與存儲(chǔ)具體為:
[0024]21)自行根據(jù)參數(shù)將①中參數(shù)為“是”的推力設(shè)備進(jìn)行編號(hào)為1，2，…，pr，將①中參數(shù)為“否”的推力設(shè)備進(jìn)行編號(hào)為Pr+Ι，…，P，同時(shí)將各推力設(shè)備變量與編號(hào)對(duì)應(yīng)；
[0025]22)計(jì)算并存儲(chǔ)推力系數(shù)矩陣B:B= [Br, Bf]
[0026]其中:
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力定位推力系統(tǒng)智能推力分配方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)推力系統(tǒng)配置參數(shù)輸入； (2)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與存儲(chǔ)； (3)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)與優(yōu)化建模； (4)優(yōu)化問(wèn)題求解； (5)推力分配決策輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的推力系統(tǒng)配置參數(shù)輸入具體為: 11)輸入推力系統(tǒng)中推力設(shè)備的個(gè)數(shù)P; 12)對(duì)P個(gè)推力設(shè)備通過(guò)窗口方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置具體包括: ①是否可變方向； ②設(shè)備安裝位置，即船體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，存儲(chǔ)為變量lk,x，lk,y； ③產(chǎn)生推力的上限值，存儲(chǔ)為變量Tkmax； ④安裝角度，即船體坐標(biāo)系下的角度值，對(duì)于①中參數(shù)為“否”的推力設(shè)備，需要輸入推力設(shè)備產(chǎn)生正推力方向的推力角度值ak ;對(duì)于①中參數(shù)為“是”的推力設(shè)備，需要輸入推力設(shè)備產(chǎn)生正推力方向的角度范圍，存儲(chǔ)為變量^!^^和Cikmax; ⑤選擇推力設(shè)備靈敏程度，包括高檔、中檔、低檔和自定義，存儲(chǔ)為變量εk ； ⑥優(yōu)化參數(shù)選擇，包括默認(rèn)和自定義，存儲(chǔ)為變量Hk，Mk,Qk。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與存儲(chǔ)具體為: 21)自行根據(jù)參數(shù)將①中參數(shù)為“是”的推力設(shè)備進(jìn)行編號(hào)為1，2，…，Py將①中參數(shù)為“否”的推力設(shè)備進(jìn)行編號(hào)為Pr+Ι，…，P，同時(shí)將各推力設(shè)備變量與編號(hào)對(duì)應(yīng)； 22)計(jì)算并存儲(chǔ)推力系數(shù)矩陣B:B= [Br, Bf]
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)與優(yōu)化建模具體為: 31)獲取推力設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括每個(gè)推力設(shè)備當(dāng)前的輸出推力TKk(k=l，2，…，p)以及當(dāng)前時(shí)刻推力輸出的方向aKk(k=l，2，-,pr)； 32)計(jì)算Utl并存儲(chǔ)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中需要不斷刷新:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的子可行域上的凸二次規(guī)劃的角度約束范圍為O~90°，90°~180° ,180°~270° ,270°~360°的其中之
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的優(yōu)化問(wèn)題求解具體為: 根據(jù)參數(shù)生成的4*個(gè)二次規(guī)劃問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生最優(yōu)解ut，st,以及相應(yīng)的指標(biāo)值Jt ; 比較這4A個(gè)二次規(guī)劃的結(jié)果，選取:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的推力分配決策輸出具體為: 根據(jù)決策向量氣?計(jì)算每個(gè)推進(jìn)設(shè)備的角度和推力數(shù)值:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能推力分配方法，其特征在于，所述的動(dòng)力分配決策輸出可選擇多種總線輸出方式，包括RS485\CAN\PR0FIBUS總線模式，使其適應(yīng)不同類型的動(dòng)力定位推力系統(tǒng)總線類型。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK103678816SQ201310705279
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】張衛(wèi)東, 趙亞?wèn)| 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)