高性能船舶动力定位系统技术分析

摘要：船舶加工制造中，动力定位系统既能够实现船舶自动化操控问题的控制和避免，同时对于复杂气候条件下船舶的航运安全也有很大保障。本文主要结合船舶动力定位控制系统的设计原理，结合现有船舶动力定位系统设计中存在的问题，对于改进设计的船舶动力定位系统控制技术进行分析论述，以提高船舶设计制造中的动力定位系统设计制造水平，推进船舶加工制造的发展。

关键词：船舶；动力定位系统；设计原理；控制技术；加工制造；分析

中图分类号：U66文献标识码： A 文章编号：

随着船舶加工制造技术的不断发展以及船舶加工制造要求的不断提高，具有高性能并且系统功能完善的船舶加工制造设计，成为当前船舶加工制造与设计生产研究的重点。动力定位系统作为高性能船舶的重要功能系统，在船舶加工制造设计中进行应用也越来越普遍。本文就将结合某船舶制造设计中的动力定位系统制造设计情况，对于高性能船舶动力定位系统的控制技术进行分析论述。

1、高性能船舶动力定位系统设计方案分析

某船舶制造设计方案主要是为了满足船舶运行应用中的自动化操作控制要求，并且为了实现恶劣气候环境条件下船舶的航运安全的保障，根据船舶设计制造的相关要求，需要进行动力自动定位系统的设置实现。根据船舶制造设计的相关要求以及规定，在进行船舶动力定位系统的设置中，确定了下列设计方案。

1.1 船舶电力系统的设计

首先，在船舶动力定位系统的电力系统设计中，主要设置了两台特定功率的轴带发电机，同时还设置应用了两台不同功率的主柴油发电机和一台特定功率的应急发电机。此外，还在船舶动力定位系统的电力系统进行了一个12屏主配电板的设置，并设置有相应的应急配电板，对于电力系统的电站设置有专门的电站管理系统，能够对于电力系统电站机组的自动起停运行以及自动并车、转移负载、大功率负载询问、机组运行故障报警处理等功能，进行控制实现。总之，对于船舶的动力定位系统来讲，电力系统结构部分主要是进行动力定位系统侧推以及方位推等设置运行中所需驱动动力的提供实现，同时，对于船舶中的各种设备以及操作控制系统进行工作电源的提供与保障。

1.2 船舶推进系统设计分析

其次，在进行与船舶动力定位系统相关的推进系统设计中，主要就是进行推进主机以及齿轮箱、轴系、可调桨、方位推等设备装置的设计实现。船舶运行过程中主机与轴带电机、方位推与艏侧推等之间，可以相互进行备用，以对于船舶推进系统的安全可靠运行进行保障实现。通常情况下，在船舶制造设计中，船舶推进系统中的各个主要设备通过通讯线路与动力定位控制系统实现相互联系，同时通过动力定位系统的控制作用，实现船舶运行中的动力推进功能。

1.3 船舶动力定位系统设计分析

在对于船舶动力定位系统的设计实现中，主要进行了船舶动力定位系统中的动力定位操作台以及便携式定位操作板、动力定位系统控制器等结构设备的设置实现，根据对于动力定位系统上述设计，在船舶运行过程中，能够实现对于船舶运行的手动操作以及自动转向、自动定位、自动寻迹航行、自动跟踪目标航行和自动导航等功能的实现。在船舶动力定位系统工作运行实现过程中，系统中的动力定位操作台是系统的主要控制中心，通过操纵杆以及显示器进行操纵控制实现，动力定位系统控制器主要是进行动力定位系统信号的采集和信息处理中心的控制实现，总之，船舶运行过程中，动力定位系统的这些结构组成系统之间相互作用关系，实现动力定位系统在船舶运行中功能作用。

2、船舶动力定位系统的控制技术分析

根据上述对于船舶定位系统以及运行关联系统的设计，在船舶运行过程中，动力定位系统的控制运行作用实现，主要是通过预先在船舶动力定位控制系统中的动力定位控制器上进行终点坐标以及预定航行轨迹的输入设置，然后由动力定位控制系统根据输入的预定航行轨迹，通过定位控制就散方法对于船舶的航行方向和速度等进行计算求得，从而实现对于船舶预定轨迹航行的控制保障。如下图2所示，为船舶动力定位系统结构原理示意图。

图2 船舶动力定位系统结构原理示意图

根据船舶动力定位系统的运行控制结构原理，可知该系统是一个双输入和双输出的多变量控制系统，在船舶自动化航行问题的避免与安全保障控制中，虽然也能够满足船舶制造设计的相关要求，但是系统结构相对比较复杂，运行控制过程中响应比较慢，并且具有较大的控制偏差。结合船舶动力定位系统的结构原理，哎进行不确定的多个变化量计算中，使用神经网络计算方法进行计算分析具有较大的优势，根据这一情况，基于船舶动力定位系统的原有设计方案与原理，进行了如下图2所示的系统改进设计与计算控制。

图2 船舶动力定位神经网络控制系统结构示意图

该动力定位系统改进设计方案中，动力定位系统在船舶运行中的控制功能与作用实现，主要是通过BP神经网络计算方法，根据样本集中的样本进行实际输出值以及误差测度的计算求得，并对于船舶动力定位系统中的输出层权值进行调整，通过重复循环实现对于相关要求与条件的满足。在改进的船舶动力定位系统中，对于船舶自动航行问题的避免与航向安全的保障控制实现，主要是通过将航向方位以及距离作为神经网络计算中的输入元素，同时将舵角以及主机运转方向作为神经网络计算中的输出值，同时根据前期人工操作船舶航行控制的相关数据作为计算样本，进行神经网络的计算训练，使神经网络对于船舶航行过程中的指定位置移动中的舵机和主机运行规律进行识别，并进行网络权重的收集贮存，以进行船舶的航向控制实现。

3、结束语

总之，高性能船舶动力定位系统，对于船舶自动化航行过程中的问题避免，以及对于恶劣天气条件下的船舶航行安全保障等，都有着积极的作用和意义，因此，进行高性能船舶动力定位系统技术的分析，也具有积极作用和价值意义。

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