船舶动力定位技术简述模板
基于动力定位系统的船舶航行控制技术研究
基于动力定位系统的船舶航行控制技术研究船舶航行控制技术是船舶行驶过程中必不可少的关键技术之一。
对于大型船舶来说，尤其是在恶劣的海况下，航行控制技术的研究与应用更为重要。
本文将讨论基于动力定位系统的船舶航行控制技术的研究与应用。
动力定位系统，简称DP系统，是一种通过向船舶提供具有精确持续推力的定位的技术。
它通过集成全球定位系统（GPS）、陀螺仪、雷达等设备，并通过船舶上的动力装置，实现持续推力，从而实现对船舶的精确控制。
DP系统在船舶航行中有着广泛的应用，例如海洋勘探作业、海上风电场建设、油田开发等。
在船舶航行控制技术的研究中，DP系统具有重要的地位和作用。
首先，DP系统通过实时数据采集和处理，提供高精度的船舶定位信息，使得船舶能够准确掌握当前位置和运动状态。
其次，DP系统通过控制船舶发动机和转向设备，实现对船舶推进力的精确控制，从而使船舶能够按照预定的航线和速度进行航行。
此外，DP系统还具备故障检测与容错能力，当发生故障时能够自动切换到备用系统，保证船舶的航行安全。
在航行控制技术的研究中，需要对DP系统的核心算法进行深入研究。
其中，船舶动力装置的控制算法是船舶航行控制的关键。
在控制算法的研究中，需要考虑以下几个方面：首先，需要建立精确的船舶动力学模型。
船舶在海洋环境中的运动包括旋转、平移和航向等多个自由度，因此，建立精确的船舶动力学模型对于控制算法的设计至关重要。
其次，需要设计合适的控制策略。
由于船舶的特殊性，例如质量大、惯性大等，使得航行控制具有一定的难度。
因此，在设计控制策略时，需要考虑到船舶特性的影响，确保船舶能够按照预定的轨迹进行航行。
此外，在航行控制技术的研究中，还需要考虑到海洋环境对船舶的影响。
例如，海浪、海流等环境因素会对船舶的运动产生一定的影响，因此，在航行控制技术的研究中，需要考虑到这些环境因素，并通过传感器等设备采集相关数据，为控制算法的设计提供准确的输入。
除了研究船舶航行控制技术本身，基于动力定位系统的船舶航行控制技术还有广泛的应用领域。
动力定位船舶推进器系统介绍
动力定位船舶推进器系统介绍推进器的型式和制造厂很多。
推进器的基本功能是提供反抗环境因素的力和力矩，以便使船处于规定的回旋圈内。
推进器分类推进器一般是用来提供动力，提高速度的。
按照原理不同，有螺旋桨、喷气推进器、喷水推进器、特种推进器。
特种推进器又有许多种类，有变距螺旋桨、导管螺旋桨、直翼推进器、喷射推进器、磁流体推进器等。
随着科学技术的发展，推进器在不断发展，会出现各种形式的新型推进器。
应用到动力定位船上的推进器主要有三种：主推进器，槽道推进器和全回转推进器。
这些推进器在动力定位船舶上的布置图如下图所示：推进器布置图1).主推进器对于常规的船舶而言，单轴或双轴的主推进器基本相似。
对于DP船舶，这样的主推进器构成了DP功能的一部分，推进器通常选用可变螺距类型，以恒转速运转。
这将易于使用轴传动交流发电机，如果轴传动装置不以恒速转动将无法使用。
如果安装变频控制系统，可使用变速交流电动机与定螺距推进器联合使用。
下图是一个主推进器：主推进器2).全回转推进器全回转推进器由一个安装在较短槽道内的可控螺距或固定螺距的推进器组成。
该类型推进器凸出于船舶底部，可通过旋转提供任意方向的推力。
全回转推进器利用锥齿轮由上部驱动。
某些情况下，整个推进器可以收到船壳之内。
全回转推进器的优点在于其可以提供任意方向的推力，其经常被用作主推进器。
但是，其难以实现合适的安装，若安装在船舶底部将显著增大船舶的排水量。
如下图所示：全回转推进器3）槽道推进器槽道推进器主要是沿船舶的纵向贯穿安装于船壳上。
其通过锥齿轮由上部电机或柴油机驱动，向左舷或右舷旋转叶片，或者调整转速和方向可以产生推力。
通常可以在船艏或船艉安装2个或3个槽道推进器。
槽道推进器当船舶没有显著的前进或后退时，由槽道推进器产生的作用于船舶上的合回转力矩将十分显著。
当船舶具有运动时，上述推进器产生的效果将急剧减小。
3.2推进器在动力定位系统中的作用推进器使得船舶具有了操作性。
浅谈船舶动力系统的定位控制技术
１ ． ３ 工作原理
船 舶 动 力 系 统 定 位控 制 技术 的测 量 系 统 可 以对 船 舶 的运行 状态 和 外部 环境 做 出测 算 ，并分 析 出船 舶位 置 和预 定船 舶位 置 的偏 差 ； 之后 控 制系 统会 根 据测 量 系统 得 出 的相 应数 据 进行 分析 处 理 ，得 出解 决这 种偏 差 所 需 要 的推力 大 小和 方 向 ； 最 后 推进 系 统会 根据 控制 系 统发 出的推力 信号 提供 相应 的推 力 ， 来对 船舶 收 到 的风 、 浪、 流等 外力 做 一个 抵抗 ， 保 证 船舶 能够 处 在一 个 稳定 的定 位体 系 中 。
统 的定位 控 制技 术进 行研 究 。
关键词
船舶 ； 动 力 系统 ； 定位 ； 控 制 中图 分类号 ｕ ６ 文献 标识 码 Ａ
文章 编 号
２ ０ ９ ５ － ６ ３ ６ ３（ ２ ０ １ ７ ）１ ０ － ０ ０ ０ ６ － ０ １
海 洋 资源 的开 发 已经 成 为 人 类 解 决 可 利 用 资 源 短 缺 的重 要途 径 ， 为 了 更好 的对 海 洋资 源 的开 发和 利用 需 要 解决 复杂 的海洋 环 境 ， 因此 ， 需要 开 发 出定位 精确 度 更 好 的船 舶装 置 。传 统 的船 舶定 位系 统 是单 纯地 利 用锚 泊 技术 将 船舶 进 行定 位 ， 定位 精 度差 且 需要 多 次进 行复 杂 的抛 锚 起锚 动 作 ，已经 难 以适 应新 的海 洋 资源 开 发需 求 。船 舶 动力 系 统 的定位 技 术研 究将 传 统锚 泊技 术 的缺 陷进行 了有效 的弥补 ， 可 以将船舶的轨迹保持和船舶作 业 平 台的 定位 更 好 的保 持 。船舶 动 力系 统 的定 位技 术可 以对船 舶 的动 力 推进 器进 行 自动 化 控制 ， 使 推 进器 产生 的力可 以和风 、浪 、流 等进 行抵 消 ， 使 船舶 可 以按 照较 好 的既定 航道 航行 或 者定 位 。
船舶动力自定位原理
船舶动力自定位原理船舶动力自定位是指船舶利用自身动力系统进行定位的技术。
它通过船舶上的传感器感知周围环境，利用定位算法和数据处理技术计算出船舶的位置坐标，并及时更新船舶的位置信息。
船舶动力自定位技术在船舶导航、海洋勘测、海洋科学研究等领域具有广泛的应用。
船舶动力自定位的原理是基于船舶的动力系统和相关传感器。
船舶通常配备有GPS（全球定位系统）、GNSS（全球导航卫星系统）、惯性导航系统（INS）、罗经、声纳等传感器。
这些传感器能够提供船舶的航向、航速、倾斜、加速度等信息。
在船舶动力自定位中，这些传感器的数据是确定船舶位置的重要依据。
在船舶动力自定位中，GPS是一种常用的定位技术。
GPS系统通过接收卫星发射的信号来确定地面或船舶的位置。
船舶上的GPS接收机接收卫星的信号后，通过计算卫星与接收机之间的时间差和卫星的位置信息，可以计算出船舶的位置。
GPS定位的优点是精度高、全球覆盖范围广，但在某些情况下，如天气恶劣、建筑物遮挡等情况下，GPS信号可能不稳定，导致定位精度下降。
除了GPS，船舶还可以利用惯性导航系统进行定位。
惯性导航系统是一种利用加速度计和陀螺仪等传感器来测量船舶的加速度和角速度，从而计算船舶位置和姿态的技术。
惯性导航系统具有高精度、实时性强的特点，但随着时间的推移，由于传感器的误差会累积，导致定位精度下降。
船舶动力自定位还可以利用声纳技术进行定位。
声纳是一种利用声波传播原理进行测距和定位的技术。
船舶上的声纳设备发射声波，当声波遇到物体后会发生反射，船舶上的声纳接收器可以接收到反射回来的声波信号。
通过计算声波的传播时间和声速，可以计算出船舶与物体之间的距离，从而确定船舶的位置。
船舶动力自定位技术的核心是利用传感器的数据进行定位计算。
通过船舶上的传感器获取的数据，结合定位算法和数据处理技术，可以计算出船舶的位置坐标。
定位算法可以根据不同的应用需求选择，如卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法等。
数据处理技术可以对传感器的数据进行滤波、校正、融合等处理，以提高定位的精度和可靠性。
船舶动力定位技术简述（5篇范文）
船舶动力定位技术简述（5篇范文）第一篇：船舶动力定位技术简述1.动力定位技术背景1.1 国外动力定位技术发展目前，国际上主要的动力定位系统制造商有Kongsberg公司、Converteam公司、Nautronix公司等。
下面分别介绍动力定位系统各个关键组成部分的技术发展现状。
1．动力定位控制系统1)测量系统测量系统是指动力定位系统的位置参考系统和传感器。
国内外动力定位控制系统生产厂家均根据船舶的作业使命选择国内外各专业厂家的产品。
位置参考系统主要采用DGPS，水声位置参考系统主要选择超短基线或长基线声呐，微波位置参考系统可选择Artemis Mk 4，张紧索位置参考系统可选择LTW Mk，激光位置参考系统可选择Fanbeam Mk 4，雷达位置参考系统可选择RADius 500X。
罗经、风传感器、运动参考单元等同样选择各专业生产厂家的产品。
2)控制技术20世纪60年代出现了第一代动力定位产品，该产品采用经典控制理论来设计控制器，通常采用常规的PID控制规律，同时为了避免响应高频运动，采用滤波器剔除偏差信号中的高频成分。
20世纪70年代中叶，Balchen等提出了一种以现代控制理论为基础的控制技术-最优控制和卡尔曼滤波理论相结合的动力定位控制方法，即产生了第二代也是应用比较广泛的动力定位系统。
近年来出现的第三代动力定位系统采用了智能控制理论和方法，使动力定位控制进一步向智能化的方向发展。
智能控制方法主要体现在鲁棒控制、模糊控制、非线性模型预测控制等方面。
2001 年 5 月份，挪威著名的 Kongsberg Simrad 公司首次展出了一项的新产品—绿色动力定位系统（Green DP），将非线性模型预测控制技术成功地引入到动力定位系统中。
Green DP 控制器由两部分组成：环境补偿器和模型预测控制器。
环境补偿器的设计是为了提供一个缓慢变化的推力指令来补偿一般的环境作用力；模型预测控制器是通过不断求解一个精确的船舶非线性动态数学模型，用以预测船舶的预期行为。
浅析船舶动力定位系统的控制技术
近 些年 来 ，随着 深海 技术 的 飞速 发展 ，动力 定位 系统
（ ＤＰ）在 海 洋 工 程 中得 到 广 泛 运 用 。ＤＰ 通 过 控 制 系统 驱 动 船 舶 推 进 器 与 风 、浪 、流 等 作 用 于 船 上 边 的 环 境 外 力 相 抵 抗 ， 可 以保 证 船 舶 朝 着 固定 位 置 或者 顺 着 预 期 航 线 轨 迹 航 行 。
２ ． 动 力定 位 系统 的 工 作 原 理
确 定 推 力 分 配 逻 辑 形 成 推 力 ，定 位船 舶 ＿ ３ 】 。Ｐ Ｉ Ｄ 这种技 术 目 前 已 经 发 展 成 熟 ，且 其 应 用广 泛 、价 格 低 、 易 于 操 作 ， 因此 早 期 的 船 舶 动 力 定 位 系 统 多采 用 这 种 技 术 。但 是 随着 动 力 定 位 船 舶 对 于 控 制 精 度 、速 度 要 求 的 进 一 步 提 高 ，这 种 技 术 已 经 不 能 满 足 当 前 海 上 动 力 定位 方 面 的 要 求 ， 逐渐被淘 汰。 Ｐ Ｉ Ｄ 工 作原 理 如 下 矩 的不 良影响 ，确保船舶有一
定位 置 、方 向 的 体 系 ＿ ２ 】 。ＤＰ工 作 原 理 如 下 图 １ 所 示 。船 舶在 大 海 上 的 动力 学特 点难 以 用精 确 的数 据 模 型进 行 描 述 ， 且风、
图 ２ Ｐ ｌ Ｄ 控 制 技 术 图
２ ．Ｌ ＱＧ 控 制 技 术
浪 、 流会 随 着 不 同 的海 域 情 况而 产 生 较 大 变 化 ，依 据 动 力 定 位 系 统 的 工 作 原 理 在 制 定 控 制 策 略 时 ，既 要 考 虑 到 动 力 定 位 系 统 自身 控 制 精 度 ，又 要 考 虑到 系统 的 响应 速 度 和 能 耗 。
高性能船舶动力定位系统技术分析
高性能船舶动力定位系统技术分析摘要：对国外一些船舶动态定位控制系统设计方案的控制精度和响应速度控制问题等进行了分析和研究，提出了相应的改进方案。
根据定位控制系统设备情况的基本配置，分析了系统的基本工作原理，得到了定位控制系统的基本数学模型和传递函数，并根据控制系统的工作特性提出了解决问题的方法。
该方法采用了控制系统中的神经网络控制算法，代替了原方案中的多级系统控制算法。
与改进方案的控制性能相比，改进方案的控制性能大大提高。
关键词：高性能；船舶；定位系统；技术分析1 前言某造船厂为国外某公司承造的多用途工作船具有向钻井平台输送物资、起锚、消防、救生及拖带船舶和钻井平台等作业功能。
根据该船设计任务书的要求，该船必须配置动力自动定位系统，既能克服自动化操船问题，又能解决该船在大风浪下的安全作业问题。
该系统原由国外某公司进行设计，使用表明，其系统的设计方案基本可行，但尚有改进之处。
本文对该系统的基本设计思路进行了分析和研究，提出了系统的设计改进方案，仿真结果表明该改进方案优于原设计方案，可供有关人员参考及借鉴。
2 原设计方案根据DNV规范及船东的要求，设计方提出了本船动力定位系统的设计方案的基本配置如下：2.1电力系统电力系统包括2台2 000 kW的轴带发电机，2台1 360 kW及500 kW的主柴油发电机，1台200 kW的应急发电机，12屏的主配电板一个，应急配电板一个，电站设有电站管理系统，可实现自动起停机组、自动并车、转移负载、大功率负载询问、故障报警及处理功能。
电力系统为动力定位系统的侧推、方位推等设备提供驱动动力，为各设备及控制系统提供工作电源。
2.2推进系统推进系统包括2台主机及齿轮箱、2根轴系及2个可调桨、2台舵机、艏艉侧推及方位推各1个以及相关的辅助设备等。
在推进系统中，方位推与艏侧推、艉侧推与桨及舵、主机与轴带电机之间可互为备用，能够保证推进系统的有效运性，从而确保动力定位系统的功能能够安全可靠地实现。
动力定位系统介绍
动力定位系统介绍1、动力定位系统的产生和发展动力定位系统于上世纪70年代后期由美国海军研制成功，起初主要应用于潜水艇支持船、军用海底电缆铺设等作业。
从上世纪80年代初开始，随着北海油田、墨西哥湾油田的大规模开发，动力定位系统被广泛应用于油田守护、平台避碰、水下工程施工、海底管线检修、水下机器人(ROV)跟踪等作业。
尤其是90年代以来，随着海上勘探开发逐步向深水(500m～1500m)和超深水(1500m以上)发展，几乎所有的深水钻井船、油田守护船都装备了动力定位系统。
据初步估计，目前全世界装备动力定位系统的各类船只已超过1 000艘。
2、动力定位系统简述海洋中的船舶因不可避免的受到风、波浪与水流产生的力的影响，船舶在这些环境外力的干扰作用下，将产生六个自由度(纵荡、横荡、升沉、纵摇、横摇、艏摇)运动，而对于定位船舶而言，需要控制的只是水平面内的三个运动，即纵荡(Surge)、横荡(Sway)和艏摇(Yaw)运动。
使用动力定位控制系统能够抵消那些作用在船体上不断变化的阻力，维持操作员指定的位置与航向，或者使船舶沿着需要的轨迹移动。
动力定位控制系统使用来自一个或多个电罗经的数据来控制船舶航向；至少使用一个位置参考系统（如DGPS或声纳）的数据来控制船舶位置，从而进行船舶定位。
风传感可以测量船舶受到的风阻力的大小和方向，但是海流力和波浪力不是测量出来的，而是由船舶数学模型计算得出。
动力定位中的船舶数学模型是由扩展卡尔曼滤波算法建立的，该算法用于估计船舶航向、位置以及在各个方向运动的自由度：纵荡，横荡与艏摇，它合并了估计海洋水流与波浪影响的算法。
但是该数学模型是无法100％准确代表真正的船舶，因此根据位置参考系与传感器的测量值来不断修正该船舶数学模型，这是一个闭环控制过程。
下图是动力定位系统的控制原理图：动力定位系统可以检测与显示船舶的实际航向和位置与期望的航向和位置之间发生偏离的情况，控制器基于这些信息来控制船舶。
基于动力定位系统的船舶自主导航技术
基于动力定位系统的船舶自主导航技术船舶自主导航技术是指船舶借助各种传感器和系统，通过自主控制和决策，实现在没有人为操纵的情况下完成航行任务的能力。
它可以提高船舶的安全性和效率，同时减轻人员工作负担。
基于动力定位系统是船舶自主导航技术中的一种重要技术手段。
动力定位系统是一种能够通过控制船舶的动力和舵轮，使其保持固定在空间位置上的技术。
通过精确控制船舶的主推进器和辅助设备，结合卫星导航系统和传感器，动力定位系统可以在没有锚泊设备的情况下，使船舶实现精确定位和持续稳定的工作状态。
基于动力定位系统的船舶自主导航技术具有以下优势：首先，基于动力定位系统的船舶自主导航技术能够提高船舶的自主性和灵活性。
船舶不再依赖锚泊设备，而是通过动力装置实现准确控制和调整。
这使得船舶在复杂环境中进行航行时能够更好地适应不同的海况和气象变化，提高了船舶的适航能力。
其次，基于动力定位系统的船舶自主导航技术具有较高的精准度。
动力定位系统结合卫星导航系统和传感器，可以实时获取船舶的位置和姿态信息，并将这些信息用于控制船舶的动力和舵轮。
这使得船舶在自主导航过程中能够保持稳定的工作状态，确保航行的准确性和精确性。
此外，基于动力定位系统的船舶自主导航技术还可以提高船舶的安全性和可靠性。
传统的锚泊系统存在着依赖天气、海底地形和锨泊设备本身的制约，容易出现锚滑移、锚链断裂等安全隐患。
而基于动力定位系统的船舶自主导航技术能够通过实时监测和控制船舶的位置和姿态，减少人为操作的风险，最大限度地提高船舶的安全性和可靠性。
在应用方面，基于动力定位系统的船舶自主导航技术已经在海洋工程、海洋科学调查和油田开发等领域得到广泛应用。
例如，在海洋工程中，船舶可以通过动力定位系统精确控制自身位置和姿态来进行海上工程施工和维护。
在海洋科学调查中，船舶可以利用动力定位系统实现高精度的海洋调查和数据采集工作。
在油田开发中，船舶可以利用动力定位系统进行海上石油钻探和开采工作。
船舶动力定位系统的原理
船舶动力定位系统的原理
船舶动力定位系统的原理主要基于以下几个方面：
1. 全球定位系统（GPS）：船舶动力定位系统通常使用GPS卫星技术来获取船舶的实时位置信息。
通过接收来自多颗卫星的信号，系统可以计算出船舶的经度、纬度和海拔高度等信息。
2. 惯性测量单元（IMU）：船舶动力定位系统还常常配备惯性测量单元，它是一种集成了加速度计和陀螺仪的装置。
通过测量船舶的加速度和角速度等信息，系统可以根据牛顿力学的运动方程计算出船舶的位置和姿态状态。
3. 地面基站和微波测距系统：在一些需要更高精度定位的应用中，船舶动力定位系统可能还会使用地面基站和微波测距系统。
地面基站会发送信号给船舶，而船舶上的接收器会测量接收到信号的时间延迟，从而计算出船舶与基站之间的距离。
通过多个基站的协同作用，系统可以实现更精确的定位。
4. 数据处理和集成：船舶动力定位系统通常会将从各个传感器获取的数据进行处理和集成。
这包括计算出船舶的位置、速度、姿态等信息，并进行滤波和校正，以提高定位的精度和稳定性。
综上所述，船舶动力定位系统的原理是通过GPS技术、惯性测量单元、微波测距系统等多种传感器的协同作用，获取船舶的位置、姿态等信息，并进行数据处
理和集成，从而实现对船舶动力的准确定位。
基于动力定位系统的船舶测距与定位技术研究
基于动力定位系统的船舶测距与定位技术研究摘要：动力定位系统是一种船舶定位技术，能够实现船舶在海上保持指定位置，对于船舶测距与定位具有重要意义。
本文通过分析动力定位系统的原理和应用，探讨了船舶测距与定位技术的研究进展，并提出了未来的发展方向。
关键词：动力定位系统，测距与定位技术，海洋工程，无线通信1. 引言船舶测距与定位技术是海洋工程领域中的关键技术之一。
传统的船舶定位方法主要依赖于全球定位系统（GPS）等卫星导航系统，然而在某些恶劣的海洋环境下，这些卫星系统的定位精度和可靠性受到限制。
因此，人们提出了基于动力定位系统的船舶测距与定位技术，该技术能够通过自身动力控制实现船舶在海上保持指定位置，具有更高的可靠性和适用性。
2. 动力定位系统原理动力定位系统是一种通过船舶自身动力推进来实现测距与定位的技术。
它主要包括以下几个关键要素：2.1 动力系统动力系统是指船舶上的推进设备，一般为螺旋桨或喷水推进器等。
通过控制动力系统的输入，可以控制船舶的位置和速度。
2.2 动力定位控制系统动力定位控制系统是控制船舶位置和速度的关键系统。
它通过传感器获取船舶当前位置和环境参数，并根据设定的目标位置和速度，计算出控制指令，并将指令传递给动力系统。
2.3 传感器系统传感器系统是动力定位系统的核心组成部分。
船舶上搭载有多种传感器，如全球定位系统（GPS）、惯导装置、声纳等，这些传感器可以获取船舶当前位置、速度、加速度、姿态等信息。
3. 船舶测距与定位技术的研究进展在过去的几十年中，船舶测距与定位技术在海洋工程领域得到了广泛应用和研究。
研究者通过改进传感器系统、优化动力定位控制算法，提高了船舶测距与定位的精度和可靠性。
下面将从以下几个方面介绍近年来的研究进展：3.1 多传感器融合技术多传感器融合技术是提高船舶测距与定位精度的关键技术之一。
通过将多种传感器的信息融合起来，可以提高定位系统的鲁棒性和可靠性。
研究者通过使用卡尔曼滤波、粒子滤波等算法来融合传感器数据，取得了良好的效果。
动力定位系统的原理与应用研究
动力定位系统的原理与应用研究动力定位系统（Dynamic Positioning System，简称DP系统）是一种利用船舶自身的动力装置，通过控制船舶的推进器和转向装置，以保持船舶在特定位置或沿特定航线中的姿态和位置的船舶控制技术。
该系统通过引入先进的传感器、计算机和自动控制技术，实现了船舶的自动定位和控制，具有广泛的应用范围，包括海洋工程、油气勘探和海上施工等领域。
本文将围绕动力定位系统的原理和应用进行研究，探讨其工作原理、关键技术以及在不同领域中的应用情况。
动力定位系统的基本原理是通过精密控制船舶的动力装置和转向装置，使船舶能够保持指定的位置或姿态。
系统通过多个传感器，包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）、罗盘等，获取船舶的姿态和位置信息。
船舶的动力传动系统包含主推进器、侧推进器和横向推进器，通过调整各个推进器的转速和推力，使得船舶能够在海上保持稳定的位置和方向。
此外，动力定位系统还包括中央控制室和自动控制软件，用于处理传感器数据和控制推进器的工作状态。
动力定位系统的关键技术主要包括传感器融合、控制算法和动力装置。
传感器融合是指将不同类型的传感器数据进行融合，通过算法得到更准确的位置和姿态信息。
控制算法则是根据传感器数据和预设目标，通过动态调整推进器的工作状态，使船舶保持稳定的位置和姿态。
动力装置包括主推进器、侧推进器和横向推进器，这些推进器通过电动机、液压系统和传动装置等实现动力输出，并通过控制系统调整输出的推力和转速。
动力定位系统在海洋工程领域有着广泛的应用。
在海底油气勘探和开采过程中，船舶需要靠近井口进行作业，因此精确的定位至关重要。
动力定位系统能够通过控制船舶的位置和姿态，使其保持在井口附近，从而实现安全和高效的作业。
此外，动力定位系统还能够应用于海上风电场建设、海洋石油平台维修等领域，在这些领域中，船舶需要稳定地停留在特定的位置进行作业，而动力定位系统能够实现船舶的准确定位和控制。
船舶动力定位系统简述
船舶动力定位系统简述摘要：伴随着深海技术的快速进步和发展，动力定位系统在海洋工程上面得到了广泛的使用。
动力定位系统通过它的控制系统驱动着船舶的推进器来抵消风、浪还有海流等作用于船上的环境外力，从而能够让船舶保持在确定的位置上或者是沿着预期设定的航迹上航行。
我通过本文，对于国际海事组织还有国际海洋工程承包商协会的动力定位系统定义和分级的要求进行了分析，在这样的基础之上，论述了国内外船舶动力定位系统的发展趋势还有它的应用情况，分析了动力定位系统的组成还有其工作原理，对于动力定位系统的各种要求、控制的技术等等进行了研究，并且提出了发展国产的动力定位系统应该采用的方法。
关键词：船舶电气动力；动力定位系统；控制的技术引言船舶的动力定位系统是一种闭环控制系统，它通过控制系统驱动船舶的推进器来进行抵消海风、海浪还有暗流等作用于船上的环境外力，从而能够让船舶在海平面要求的位置上稳定航行。
动力定位系统通过测量系统不断的检测船舶的实际位置和目标位置的差距，然后再依据环境外力的影响计算出能够让船舶恢复到目标位置上所需要的推力大小，从而对于整艘船的各处推进器进行推力的分配，让各处的推进器产生相应的推力来进行克制海风、海浪和暗流等环境外力的影响，让船舶保持在正确的航海位置上或者是沿着预定的航迹进行航行。
1动力定位和电力推进系统的简述1.1动力定位系统的组成和分类。
最开始的时候，国际海事承包商协会IMCA的《动力定位船舶设计和使用指南》当中，动力定位系统包括了三个部分：动力（power）、控制（control）还有参考（references）。
动力可以再次被分成发电、配电还有用电（推进器系统）；控制指的是功率的管理系统，有着自动和手动两种方式，还有位置控制系统；参考就是本意上的位置、环境还有船舶方位的传感器。
因为海上作业船舶对于动力定位系统的可靠性要求变得越来越高，国际海事组织IMO还有各国的船级社对于动力定位系统都提出了非常严格的要求，除了在各种环境条件下都能够具有的手动控制还有自动控制的基本要求之外，还制定了三个等级标准，这样做的目的是对于动力定位系统的设计标准、必须要安装的设备还有操作的要求和试验的程序以及文档给出相应的建议，从而能够降低动力定位系统控制下的作业施工时候对于工作人员、船舶。
动力定位系统简介
动力定位系统简介船舶的动力定位系统从70 年代逐渐发展起来，在海洋工程、科学考察等领域有着重要的用途。
随着船舶电力推进的成熟和自动控制理论的发展，动力定位系统的性能也不断提高。
动力定位系统的组成：动力定位系统包括3 个分系统：动力系统、推力器系统和动力定位控制系统。
1.动力系统动力系统一般来说是给整个动力定位系统提供电力的。
一般的船舶电站可兼作动力系统，但应满足一些特殊要求。
输入（船位、控制器推力器; 输出（船位、推力器系统2.推力器系统作为动力定位系统执行部分，常用电动机或柴油机驱动的推进器。
主推进装置(包括其舵系统)可兼作动力定位系统的推力器，在船舶进入动力定位运作模式时，由动力定位系统的控制器进行控制。
为提高定位能力，主推进装置可设计为全回转推进器，例如Z 型推进、SSP 推进等。
一般各推力器的工作组合应产生横向、纵向推力及回转力矩。
3.动力定位控制系统包括控制器和测量系统。
a控制器指的是动力定位系统总的控制部分，一般采用计算机控制的方法。
b测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等，测量船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态，以及风向、风力、流速等环境条件，通过接口输入到控制器中。
控制器根据人工输入的船位和艏向，对测量系统提供的数据进行分析和运算，给出推力器的控制指令。
动力定位控制系统执行的功能可总结如下：（1）给出推力器的控制指令。
（2）测量船舶的船位、艏向等船舶状态。
（3）测量风向、风力等环境条件。
（4）接收各种操纵指令的人工输入。
（5）动力定位系统的故障检测及报警。
（6）动力定位系统工作状态的显示。
动力定位系统的系泊试验动力定位系统在进行系泊试验之前，应确认已取得本社颁发的产品证书，并确认布置和安装已严格按本社审批的图纸进行，采用的工艺满足本社有关规定。
动力系统系泊试验动力系统的各组成部分，如发电机、发电机原动机、主配电板等，应满足船舶建造检验的一般要求。
另外还应进行下列检验：a发电机组：一台发电机组不投入运行，并联运行其他发电机组，逐个启动几台功率较大的推力器电动机。
船舶动力定位
船舶动力定位系统的理解船海1105班 洪杰 学号：0121102090509之前看了学校下发的该项目的简介以为船舶动力定位系统（以下简称DPS）仅仅只是在船舶停靠码头港口时省去拖轮而完全通过电脑控制和船舶自身的操作设备来维持船舶在预先设定的位置范围内，从而达到自动化管理港口船舶，省去大量人力物力，方便而没有什么风险。
感觉其应用前景广阔。
后来经过当天和徐海洋老师以及李玉珠学姐的交流，我发现，我对DPS的认识比较肤浅，就通过在网上查阅相关资料，进一步了解了船舶定位系统的相关基本知识和应用。
下面我来谈谈自己的认识：以下是百度百科对动力定位系统的定义：动力定位系统(Dynamic Positioning System)是一种闭环的控制系统，其采用推力器来提供抵抗风、浪、流等作用在船上的环境力，从而使船尽可能地保持在海平面上要求的位置上，其成本不会随着水深增加而增加，并且操作也比较方便。
以下是有关书籍对DPS的定义：动力定位系统（DPS）是当环境条件发生变化时，由集控手操作或自动响应系统，通过水动力系统的控制使船舶的位置和航向保持在环境条件限定范围内。
这些定义比较生涩难懂，可以简单的理解为 DPS即是连接和控制船舶上外部传感器和自身动力装置的纽带。
首先，采集船舶外力的传感器（sensor）必不可少，各种参数诸如水流，风向，风速，然后然后通过各种定位方式，来确定船舶的准确地理位置（我了解到的有差分GPS(DGPS)、声纳定位系统、激光定位系统、另外还有一个张紧绳定位测量系统（表示理解有压力）），与船舶的测深仪等外界传感器连起来，这样就可以取得全船的外界因素。
为了操控船舶，DP系统必须和船舶的操纵设备连起来，主要的是主机，舵机，测推，通过电脑软件分析外界的因素，经过计算，来驱动以上三中动力设备运转，来达到定位船舶，已经平行或任何方向的移动船舶，精度要求相当高。
下图为典型船舶动力定位系统组成：控制系统化在海上定位要考虑的各种因素来自于船舶内部和船舶外部：另外是对动力定位系统的应用的简单介绍：该系统不仅应用于停船定位，而且还能应用于船与船间的航距固定，该系统还应用于海底电缆铺设、检修，海上打捞救生，以及深海石油开采等海洋作业的平台定位。
船舶动力定位系统及其控制技术
船舶动力定位系统及其控制技术随着海洋经济时代的到来，人们对海洋资源的需求越来越多。
由于深海环境复杂多变，因而对获取海洋资源的装置定位精度要求也越来越高。
传统的锚泊系统有抛起锚操作过程繁琐、定位精度和机动性差等缺陷，难以符合定位精度的要求；而船舶动力定位系统（以下简称“DP系统”）则在保持航迹或保持位置方面具有突出的优势，已被逐渐应用到海上航行船舶和作业平台上，快速发展的控制理论在DP系统中的应用，取得了很好效果。
1 DP系统概述1.1 定义DP系统是指不依靠外界的辅助，通过固有的动力装置来对船舶或作业平台进行定位的一种闭环控制系统，系统包括控制系统、测量系统和推进系统，控制系统是其核心。
1.2 组成DP系统由控制系统、测量系统和推力系统组成。
控制系统是整个系统的核心，对测得的信息和外界干扰信号进行处理，能够通过计算推算出抵抗外界干扰的推力，并传递给推力系统。
测量系统能够获得船舶運动所需要的信息，其种类有DGPS、电罗经、张紧索系统、水下声呐系统、垂直参考系统、风力传感器等。
推力系统根据控制系统计算出的推力来控制船舶。
1.3 研究状况第1代DP系统的研发始于1960年。
钻井船“Eureka”号是世界上第一艘基于自动控制原理设计的DP船舶。
该船配备的DP模拟系统与外界张紧索系统相连。
该船除装有主推力系统外，在还在船首和船尾装有侧推力系统，在船身底部也安装有多台推进器。
第2代DP系统始于1970年，具有代表性的是“*****5”号船，该船安装有多台推进器，系统的控制器采用kalman滤波等现代控制技术，且控制系统中的元件有冗余，其安全性、稳定性和作业时间均有了较大的改善和提高。
第3代DP系统始于1980年。
系统采用微机处理技术和Muti-bus、Vme等多总线标准的控制系统。
代表性的第3代DP系统有挪威Konsberg公司的AD-P100、AD-P503系列产品和法国的DPS800系列产品。
我国对DP系统的研究开展得较晚，研究力量集中在高校和科研院所。
动力定位系统概况汇总
船舶动力定位概况一、船舶为什么需要“动力定位系统”？长期以来，船舶在近浅海和内陆水域里，人们都是采用抛锚技术来保持船位在水面上相对稳定。
这种定位技术的最大特点就是：锚必须牢固地抓住水下的固定物体（陆基），并且一旦锚通过锚链将船舶的位置固定后，船上的推进设备及其辅助设施和相应的控制系统便停止运行，完全处于停电（电力推进）和停油、停气（柴油机推进）工况。
但是，随着地球上人口的急剧增加，科学技术的飞速发展，人们的生活水平日益提高，世界对能源的需求量越来越大。
陆地上资源的开采和供应日趋极限，甚至出现紧缺的态势。
这就迫使世界各国必须把经济发展的重点转移到海洋上。
因为占地球总面积2/3以上的浩瀚大海里，有极其丰富的海水化学资源、海底矿产资源、海洋大量资源和海洋生物资源。
可以预料，21世纪将是人类全面步入海洋经济的时代，人们对海洋的探索和开发的范围将越来越广，对海洋的探索和开发的手段也越来越先进，对海洋探索和开发的领域由近海浅海日趋向远海深海发展。
目的只有一个，就是将浩瀚大海里的资源开发出来，供人类充分使用。
因而，世界各国便随之研究开发出各式各样的、不同类型的深远海作业的浮式生产系统，诸如半潜式钻井平台、多用途石油钻井平台供应船、科学考察船和海洋资源调查船等等。
这些浮式生产作业系统有一个共同的特点：就是在浩瀚深邃的大海上，能够按照人们的要求将其位置稳定在地球的某个坐标范围里；就像抛锚定位那样，将这些浮动的作业体牢牢地锁定在人们期望的浩瀚深邃的大海的某个位置上。
这便进一步诱发了世界各国对深远海作业的浮式生产系统的定位技术和系泊方式的研究。
在一般的近浅海水深情况下，浮式生产系统的系泊定位主要采用锚泊系统。
但是，随着水深的增加，锚泊系统的抓底力减小，抛锚的困难程度增加。
同时，锚泊系统的锚链长度和强度都要增加，进而使其重量剧增，这必然使海上布链抛锚作业变得更加复杂，其定位功能也会受到很大的限制，定位的效果也不尽人意。
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1.动力定位技术背景
1.1 国外动力定位技术发展
当前, 国际上主要的动力定位系统制造商有Kongsberg公司、Converteam公司、Nautronix公司等。
下面分别介绍动力定位系统各个关键组成部分的技术发展现状。
1．动力定位控制系统
1)测量系统
测量系统是指动力定位系统的位置参考系统和传感器。
国内外动力定位控制系统生产厂家均根据船舶的作业使命选择国内外各专业厂家的产品。
位置参考系统主要采用DGPS, 水声位置参考系统主要选择超短基线或长基线声呐, 微波位置参考系统可选择Artemis Mk 4, 张紧索位置参考系统可选择LTW Mk, 激光位置参考系统可选择Fanbeam Mk 4, 雷达位置参考系统可选择RADius 500X。
罗经、风传感器、运动参考单元等同样选择各专业生产厂家的产品。
2)控制技术
20世纪60年代出现了第一代动力定位产品, 该产品采用经典控制理论来设计控制器, 一般采用常规的PID控制规律, 同时为了避免响应高频运动, 采用滤波器剔除偏差信号中的高频成分。
20世纪70年代中叶, Balchen等提出了一种以现代控制理论为基础的控制技术-最优控制和卡尔曼滤波理论相结合的动力定位控制方法, 即产生了第二代也是应用比较广泛的动力定位系统。
近年来出现的第三代动力定位系统采用了智能控制理论和方法, 使
动力定位控制进一步向智能化的方向发展。
智能控制方法主要体现在鲁棒控制、模糊控制、非线性模型预测控制等方面。
年5 月份, 挪威著名的Kongsberg Simrad 公司首次展出了一项的新产品—绿色动力定位系统( Green DP) , 将非线性模型预测控制技术成功地引入到动力定位系统中。
Green DP 控制器由两部分组成: 环境补偿器和模型预测控制器。
环境补偿器的设计是为了提供一个缓慢变化的推力指令来补偿一般的环境作用力; 模型预测控制器是经过不断求解一个精确的船舶非线性动态数学模型, 用以预测船舶的预期行为。
模型预测控制算法的计算比一般用于动力定位传统的控制器设计更加复杂且更为耗时, 主要有三个步骤: 1.从非线性船舶模型预测运动;
2.寻找阶跃响应曲线;
3.求解最佳推力。
控制器结构如图所示[1]:
图1.1Green-DP总体控制图
荷兰的Marin在20世纪80年代初期即确定了关于推进器和动力定位的研究计划, 并开展了动力定位的模型实验, 内容包括: ①推进器和推进器之间的相互作用; ②推进器和船体之间的相互作用; ③环境力和船舶的低频运动。
研究结果产生了应用于动力定位的模拟程序RUNSIM, 包括模拟实验的程序DPCON和理论模型计算的程序
DPSIM。
初步进行了流力、风力、二阶波浪漂移力、推进器力的计算, 控制系统采用经典的PID控制算法[2]和扩展卡尔曼滤波算法, 风力采用前馈的形式。
同时, Marin还开展了下述工作: 动力定位系统和系泊系统联合使用的情况; 扩展了动力定位系统在航迹控制方面的应用, 航迹控制功能现已成为动力定位控制系统的基本要求; 动力定位设计阶段的性能评估、功率需求估算。
一般认为, Marin在动力定位系统实验研究方面已走在世界前沿。
挪威在20世纪90年代做过动力定位方面的实验, 她们将重点放在控制理论和控制方法上面, 在满足李雅普诺夫大范围渐进稳定的基础上, 应用现代控制理论的方法, 采取状态反馈和输出反馈两种形式, 设计不同的状态观测器, 观测速度和干扰, 并以此代替卡尔曼滤波, 在比例为1: 70的船模实验中证实定位的效果。
由于系统模型的不精确性, 以及所受环境力的扰动性对船舶动力定位系统稳定性有很大的影响, 因此在解决稳定性方面存在优势的H∞控制理论和鲁棒控制越来越受到了人们的关注。
日本的九州(Kyushu)大学还在1: 100的船模实验中验证了控制结果的有效性。
当前, 国际上应用得较为成熟的动力定位控制系统一般都采用第二代控制方法, 而基于第三代控制方法(如自适应模糊控制、自学习模糊控制等)及实时测量和计算二阶波浪慢漂力以提升更高精度的动力定位系统研制是一种趋势, 世界各国都正在加紧研制中。
在国外, 有些大学以船舶运动为对象进行深入的控制理论研究。
如麻省理工学院的Triantafyllou和Hover所研究的船舶运动控制, 加州大
学的Girard、Hedrick等研究的协调动力定位理论和实验等。
由美国海洋学会组织的国际动力定位年会, 近年来发表的文章主要从技术层面出发, 研究动力定位系统的设计与改进。
, 挪威Kongsberg公司的Jens-sen发表的”基于模型的流估计”和”基于能量最优的推力使用”、日本Akishima发表的”深海钻井船‘CHIKYU’的动力定位系系统”、美国Prasad、Elgamiel发表的”半潜式平台模型实验”、挪威Kongsberg 公司的Halyard发表的”综合控制系统的改进方法”, 都对各自动力定位控制系统的研究进行了论述。
挪威科学与技术大学与挪威的Kongsberg公司具有密切的联系, 每年都有博士生作相关方面的理论研究|, 每年都邀请Kongsberg公司的相关技术人员给学生讲授动力定位方面的最新进展。
, Kongsberg公司的Lokling Oyvind在”动力定位和导航系统的产品和开发”一文中提到了动力定位系统的要求及未来的挑战。
其认为未来的挑战有: 在模型预测方面, 主要涉及速度、铺管力、起重力、一些未知力的干扰预测等; 在控制系统方面, 主要在于危险作业要求的高精度六自度定位, 以及能量消耗和推进器的损耗, 推进器方面的推进器布置、推进器的限制及影响, 推力分配中的推进器响应时间、推进器组的顺序控制等。
由于网络的发展, 主要以动力定位为主的舰桥集成控制系统的研制也是船舶操纵的发展趋势。
2．推进系统
用于动力定位船舶的推进系统, 除常规的主推进器和舵外, 还有舵桨推进器、槽道推进器、喷水推进器、全回转推进器等。
国外生产动力定位全回转推进系统的厂家主要有英国的Rolls-Royce、荷兰的Wgrtsilg、德国的Schottel和日本的川崎。
其中, Roils-Royce是国际上最大全回转推进器的生产厂家, 全回转推进器的功率从900kW到5000kW, 可安装在各种船型上; Wartsila、Schottel和川崎也是全回转推进器的主要生产厂家, 电力驱动可达7000kW, 可安装在各种船型上。
3．动力系统
现代船舶自动化程度越来越高, 各类达到24h无人机舱要求的船舶基本都采用了船舶电站功率管理系统。
船舶电站功率管理系统基本可分为基于主配电板为平台和基于机舱监控系统为平台两种模式。
以机舱监控系统为平台的典型代表是Kongsberg公司的DC-C20型机舱监控系统中的功率管理系统。
1.1.1 Kongsberg公司动力定位技术的发展
挪威对于动力定位技术的探索始于1975年Kongsberg Vapenfabrikk (KV)公司的一个称为Dynapos的工程师小组, 此小组原属于国防部门,
之后很快转到石油部门, 即隶属于KV的近海分部。
30多年的今天, Kongsberg公司已经成为世界最大的动力定位系统制造厂商。
Kongsberg动力定位系统主要分为以下两类[3]: ( 1) 早年采用KV技术的Kongsberg500原型系统, 即KS500.在20世纪70年代早期, 系统计算机是由Forsvarets Forskning 和KV研制, 是基于
晶体管逻辑技术的。
( 2) 几年后出现了基于单片机系统的单一插件计算机( SBC) 新技术,。