• Rasmus Lundgaard Christensen
4. semester, Regulering og Automation, Kandidat (Kandidatuddannelse)
Dette projekt dokumenterer udviklingen af en ikke-lineær controller, estimator samt model, til brug i dynamis positionering af en shuttle tanker. State-of-the-art metoder udviklet af [FG98], gør brug af backstepping metoder til kontrol af et forsynings skib. Denne rapport er baseret på dette arbejde, og foreslår en metode hvormed de forstyrrelser bølgerne inducerer på skibet kan inkluderes.

Estimatoren er baseret på [FS99], der har udviklet en bølgefiltrerende estimator der både udviser Lyapunov stabilitet samt passivitet. Estimatoren er baseret på den kendte ikke-lineære model af skibet, og gennem denne, udregnes estimater af skibets attitude til brug i controlleren. Estimatoren viser at kunne forbedre på GPS samt kompas målinger. Estimatoren vises at være eksponentielt global stabil, og vil derved give estimater der over tid konvergerer mod den sande måling. Stabilitets egenskaben samt tuningen af filtret sker ved brug af Kalman-Yakubovich-Popov lemmaet.

Slut resultatet er en uniform global eksponentiel stabil controller, der kan holde fartøjets position under indflydelse af eksterne forstyrrelser. Sammenligningsgrund- laget for controlleren er det lineære system der i øjeblikket anvendes hos FORCE TECHNOLOGY . Dette system bruges til at teste thruster-konfigurationer under en række givne forstyrrelser. Resultater viser at den ikke-lineære controller er bedre end dens lineære modstykke, og foreslåes derfor som udskiftning til det system der bruges hos FORCE TECHNOLOGY .

Udover controlleren, er start skridtet taget til at udvikle et on-line thrust allokerings modul, der løser en kvadratisk ligning, og gennem dette giver en optimal løsning på hvorledes de enkelte thrusters skal agere for at opnå den ønskede thrust. Store udsving i kontrol signalet har desværre vist at den foreslåede algoritme ikke kan håndtere store udsving i reference signalet. Kompleksiteten af problemet stammer fra de 2 azimuth thrustere der er monteret på skibet. Disse kan både producere en kraft i x- og y-retningen samt et moment omkring z-aksen, og allokeringen har således svært ved at finde en endelig løsning.

Umiddelbart er der ikke nogen der tidligere har forsøgt at inkludere den bølge baserede bevægelses parameter i stabilitets analysen for skibe, og dette forsøg lægger op til en større undersøgelse af ikke-lineær kontrol af skibe og andre off-shore fartøjer. Forslag der kan gøre systemet bedre bliver diskuteret i slutningen af rapporten.
SprogEngelsk
Udgivelsesdato4 jun. 2014
Antal sider87
Ekstern samarbejdspartnerFORCE Technology
PhD Michael Hansen mihn@force.dk
Anden
ID: 198514080