[发明专利]一种动力定位推力系统智能推力分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种推力系统的推力分配方法，尤其是涉及一种动力定位推力系统智能推力分配方法。

背景技术

动力定位系统中，推力分配是指针对定位系统中的多个推进器，在允许的时间里，同时在考虑诸多物理约束的条件下，计算出安装在平台上的每个推进器应该在什么方向上产生多大的推力，而且找出可能的多个推力和方向组合中最好的那一种分配，并产生相应的执行指令。

目前国内动力定位中推力优化分配方法研究与系统设计的局限性主要体现在如下两个方面：

其一，体现在设计和开发以及维护成本方面。目前国外推力分配开发模式一般是，将推力分配作为动力定位系统的一部分交由企业或研究机构完成，而国内则一般引进国外技术。这种模式的缺点在于：定制周期长，定制成本高，只能适用与具体动力定位对象，设备维护后期系统维护困难，用户很难根据自己的需求进行推力分配等。

其二，体现在推力分配的优化模型建立过程中，由于推进器的约束和灵敏度的限制，传统的优化建模方法使得推力优化分配区域变成了非凸集(T.A.Johansen，T.I.Fossen，S.P.Berge，Constrained nonlinear control allocation with singularity avoidance using sequential quadratic programming，IEEE Transaction on Control Systems Technology，2004，12(1)：211-216.)，采用各种优化算法效果不甚理想，全局最优解的求解困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实时性好、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的动力定位推力系统智能推力分配方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种动力定位推力系统智能推力分配方法，其特征在于，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。

所述的推力系统配置参数输入具体为：

11)输入推力系统中推力设备的个数p；

12)对p个推力设备通过窗口方式进行参数设置，参数设置具体包括：

①是否可变方向；

②设备安装位置，即船体坐标系下的坐标值，存储为变量l_k，x，l_k，y；

③产生推力的上限值，存储为变量T_kmax；

④安装角度，即船体坐标系下的角度值，对于①中参数为“否”的推力设备，需要输入推力设备产生正推力方向的推力角度值α_k；对于①中参数为“是”的推力设备，需要输入推力设备产生正推力方向的角度范围，存储为变量α_kmin和α_kmax；

⑤选择推力设备灵敏程度，包括高档、中档、低档和自定义，存储为变量ε_k；

⑥优化参数选择，包括默认和自定义，存储为变量H_k，M_k，Q_k。

所述的数据准备与存储具体为：

21)自行根据参数将①中参数为“是”的推力设备进行编号为1，2，…，p_r，将①中参数为“否”的推力设备进行编号为p_r+1，…，p，同时将各推力设备变量与编号对应；

22)计算并存储推力系数矩阵B：B=[B_r，B_f]

其中：