2.动力定位技术的研究热点与方向
当前国内外的科研院所及研究机构对动力定位技术主要的研究热点是:
1，应用非线性理论建立船舶动力定位非线性数学模型
2，基于Backstepping方法设计的非线性鲁棒控制器，以提高动力定位系统的控制性能和系统鲁棒性;
3，在推力分配方面优化控制算法，研究推力器之间、推力器和船体之间的影响，在最少燃料消耗的前提下产生足够的推力，节省定位成本;
4，引入更为先进的、成熟的控制理论和控制方法，减小或消除系统模型不精确性以及反馈系统带来的误差.
船舶动力定位控制技术的热点展望[4]:
1，二阶波浪力的准确预测与快速补偿；
2，多种智能控制方法融合的精度更高的控制算法；
3，基于全面能量管理的推力分配优化；
5，极端海况，欠驱动等非正常状态下的动力定位控制技术；
1，位置测量系统[5]
最新的位置测量系统中，一般应用 2 种及2种以上的测量方法，以达到高精度，高速度，抗干扰的良好效果。挪威康士伯公司的几款最新动力定位系统就是将无线电系统和差分全球定位系统（DGPS）相结合来测定位置信息。如同时运用无线电系统和全球卫星定位系统，既可保证高精度，又可弥补无线电系统抗干扰性差的不足。虽然此类方法有着良好的效果，但是若要覆盖全球范围进行定位，综合运用成本较高，所以目前还没有被广泛应用。但采用多种测量方法，特别是无线电和DGPS联合运用，将是位置测量系统的发展方向。
2，控制系统
目前，虽然使用最为广泛的依然是传统的LQG控制，但是智能控制已有取而代之的趋势。将遗传算法、蚁群算法、动态模糊神经网络、模型预测等新型智能算法应用到动力定位控制系统，并取得了重要的研究成果。挪威康士伯公司新推出的绿色动力定位控制模式运用了一种新型的智能控制技术——非线性模型预测控制。该技术在2001年挪威船舶展览会上首次被引入到动力定位系统中。该控制模式由两部分组成:环境补偿器和模型预测控制器。环境补偿器是提供一个缓慢变化的推力指令，来补偿一般的环境作用力，使得响应更为缓慢和光滑，对变化环境的反应也更理想；非线性模型预测控制器是通过不断地求解一个精确的船舶非线性动态数学模型，来预测未来船舶的行为以进行控制。模型预测控制算法的计算比一般用于动力定位的传统控制器设计更加复杂且更为耗时，主要有3个步骤：(1) 利用非线性船舶模型预测运动；(2) 寻找阶跃响应曲线；(3) 定义和求解计算将使用的“最佳可能”推力的最优化任务。
动力定位船舶在正常作业期间，外部环境的作用力变化不大，船位于工作区边界以内，此时，仅需一个基于QL理论的动力定位最优控制器—EC产生缓慢变化的推力指令来补偿平均环境作用力。当外部作用力突然发生变化，如阵风等作用时，船舶不会马上作出反应，这样减少了不必要的推力器损耗，但是，一旦模型预测到船舶运动轨迹超出工作区或操作区，非线性模型预测控制器就会迅速产生作用，由这两个控制器联合作用，产生最优的动态推力使预测轨迹尽可能地接近工作区边界，而使船不违反约束边界。此类控制方法确保了在任何外部条件情况下消耗最低功耗来达到符合精度要求的定位[。目前国内对模型预测控制在动力定位系统中的研究还停留在线性层面，非线性层面研究才刚刚起步
在最新的控制系统中，一般都存在着多种控制模式来满足不同海况下的不同定位要求。挪威康士伯公司最新的控制系统中采用3种不同的控制模式：高精度控制模式、放松控制模式和绿色动力定位控制模式来分别适应不同的条件和要求。一个动力定位控制系统中存在多种控制模式，特别是智能控制模式，在不同情况下都能达到最佳定位是动力定位控制系统的最新发展方向。
3，推力系统
推力系统是动力定位系统的执行机构，其作用是按照控制系统发出的一系列推力指令，形成一个时变的推力系统，以抵消外在的时变环境载荷。此推力系统包括一个特定方向的水平力和一个艏摇弯矩。
目前，有备份的动力定位系统已经占据主导地位，控制系统和位置测量可进行较简单的备份来解决问题，但是推力系统却不能，因为一旦增加了推进器数量，那么对原系统的推力分配就是颠覆性的，需要重新计算最优解，并且要计算在部分推进器无法工作的情况下依然合理分配推力，推力分配将变得非常复杂。
挪威康士伯等公司的动力定位推力系统的最新技术已解决了此类推力分配问题。最新的动力定位系统的推力分配除了正常工作时的推力分配，在系统部分受损的情况下，依然能够进行合理的推力分配以达到定位。
推力分配所要解决的问题是如何在要求的响应时间内迅速找到一个最优的控制输入组合以满足期望的控制力和力矩，抵抗外界干扰的影响，保证系统的控制精度。对于动力定位系统来说，通常将推进器系统燃油的最小消耗作为优化问题的目标，同时综合考虑系统响应速度、控制精度、主机功率等约束，因此推力分配成为解决多约束条件下的最优化问题[6]。
参考文献
[1]马超，庄亚锋，陈俊英. 船舶动力定位系统技术
[2]杜佳璐，王琳，姜传林. 基于逆推方法的非线性船舶航迹跟踪控制
[3]冯欣. 基于Backstepping的船舶动力定位系统控制器设计
[4]余培文，陈辉，刘芙蓉，船舶动力定位系统控制技术的发展与展望[J]中国水运.2009，2
[5]史斌杰，吴喆莹，动力定位系统的最新技术进展分析[J]上海造船.2011，3 据统计，1998 年以来，全球共有28 座新建或更新改造的深水半潜式钻井平台采用了DP-3 级动力定位系统，这些平台的作业水深达1250-3600m.
[6]郑荣才，宋健力，黎琼，吴园园，窦玉宝，船舶动力定位系统[J]中国惯性技术学报.2013，8
SEVAN650上的DP3 系统由以下三大主体组成：
一是动力系统. 该系统包括8 台柴油机组以及若干中高压配电板，四台高中压变压器以及三台UPS. 发电机单台功率5500kW，高压11kV.
二是推进系统. 该系统有8 台大功率全回转推进器组成，位于平台四角，每组两台，单台3800kW. 前后各一主一备，利用大功率推进器使得该平台有了自航的能力，最高航速9kn. 在钻井过程中，通过推进器稳定船舶，从而克服在不良海况中所产生的危险后果.
三是动力控制系统，主要有主DP 控制系统，备用DP 动力控制系统，具体分为计算机系统( computer system)、操作系统( operator system)、位置显示系统( position reference system)，例如2 套DGPS，2 套HPR 以及若干天线等等，探测辅助系统( sensor system)，例如3 套
GYRO，3 套MRU，2 套wind sensor 等等. 主系统和备用系统完全独立，电缆路径和
设备位置都是分开。
2.国内动力定位技术的发展
近年来我国已建或在建的DP 船舶船型有：半潜钻井平台、海洋调查船、海洋监察船、
综合科考船、钻井船、平台供应船、起重打捞船、起重铺管船、半潜船、救生船、布缆船、航标船、多功能工程船等。
深水钻井船动力定位能力分析方法研究（何进辉）
本论文针对深水钻井船的船型特点，围绕动力定位能力分析的三个主要内容：
环境载荷分析方法、
频域分析方法
时域分析方法展开研究工作。
研究难点：
目前，国内在深水钻井船设计与建造上才刚刚起步，还没有有关钻井船动力定位能力
分析方面的论文发表。与其它船型相比，钻井船具有众多显著的特点，论文研究有很多难点：
1）钻井船上层建筑复杂，相互之间存在遮蔽效应，对风载荷的计算结果有极大的影
响。目前大多数的做法是采用经验公式进行计算，无法考虑遮蔽效应，计算结果精确性得不到保证。
2）船体有月池开口结构，月池开口对流载荷和波浪载荷的研究国内还没有相关成果，
月池对流载荷和波浪载荷的影响计算尚无成熟理论。
3）在动力定位能力计算方面，虽然国外公司已经开发出成熟的计算软件，但在钻井
船船型适用性方面研究不多，而国内该方面的成果更加十分欠缺。开发出适用于钻井船且有较高船型适用性的具有高效率的动力定位能力计算软件，是本论文的难点之一。
4）动力定位能力的时域分析，其核心的内容是控制系统和控制理论，在时域分析中
主要通过控制系统的参数组合来实现最优控制，如何通过参数组合形成钻井船动力定位的最优控制是动力定位能力时域分析的一个难点。
基于前面所述的难点，论文的创新性体现在以下方面：1）提出了基于模型试验的改进模块法，可计算具有遮蔽效应的海上结构物的风载荷，
并在此基础上编制了自动计算风载荷软件WindC。
2）研究了月池开口对钻井船波浪载荷的影响规律，提出了具有月池开口的船型波浪
载荷的计算方法，以更加精确的预报钻井船所遭受的波浪载荷。
3）采用FORTRAN 语言，编制了推力器数量不受限制的高效率动力定位计算软件DPA，适用于钻井船的动力定位能力分析，同时该软件也适用于其它形式的动力定位船舶（平台）。
4）通过对SIMO 中的PID 控制器和Kalman 滤波控制器的控制参数组合，研究了能实
现最优控制组合的选择原则，可提高钻井船动力定位能力的时域预报精度。
动力定位概述 1. 动力定位系统原理 船舶动力定位系统就是依据所要求的船舶定位或运动指令,根据测量所得船舶的运动信息与环境信息,利用计算机进行复杂的实时计算,控制船舶主副推力装置产生一定推力与力矩,以实现预定的船舶姿态控制、定位控制或运动控制。 船舶在海上除了受到本身推进器的推力以外，还受到风力、波浪与海流的外界作用力，从而产生6 个自由度的运动，即纵荡、横荡、升沉、纵摇、横摇与艏遥。动力定位系统利用位置测量设备测出本身位置的变化，利用各类传感器测出船艏、纵横摇以及风力风向，再采用现代控制理论，建立船舶与推力器的数学模型，并采用多种控制方法，同多对船舶6 个自由度运动风量以及风力风向的计算，对船舶各主副推力器的推力进行分配，从而控制船舶3 个自由度 的运动，即纵荡、横荡与艏摇。 2. 动力定位系统组成 动力定位系统通常包括两大部分：测量控制部分和推力装置部分。 测量控制部分 测量控制部分主要包括: 1）测量传感器： DGPS或其他类型定位系统）-测量船位 电罗经-测量艏向 船舶垂直参考单元-测量船舶的纵摇、横摇与升沉 风向风速仪-测量影响船舶动力的主要干扰力即风力 2）控制部分： 操作台：其台面上布置有操纵手柄、跟踪球、输入键盘、各种操纵按钮、
指示灯与报警灯及显示屏，操纵台内部布置有一台高性能计算机。控制柜：其内部布置有实时处理计算机、存储器、输入/ 输出接口、供电模块以及大量接线端子；动力定位系统与位置测量设备、各种传感器以及主副推力器的电气联接均通过控制柜，系统供电也经由本柜。 便携式手操终端 推力装置部分 1）动力部分：船舶主机、发电机 2）推力部分:主推进器、舵、辅助推力装置（多用侧推器和全回转推进器）。 3. 动力定位的等级与精度 动力定位等级 国际海事组织IMO 根据动力定位系统的功能以及设备冗余度,将动力定位系统分为三个等级:1 级、2 级与3 级。 DP1、DP2、中国船级社根据动力定位系统不同的沉余度将动力定位等级 DP3。 具体要求如下： 1）1级动力定位系统DP-1:安装有动力定位系统的船舶，可在规定的环境条件下，自动保持船舶的位置和首向，同时还应设有独立的集中手动船位控制和自动艏向控制。 2）2级动力定位系统DP-2:安装有动力定位系统的船舶，在出现单个故障不包括一个舱室或几个舱室的损失）后，可在规定的环境条件下，在规定的作业范围内自动保持船舶的位置和艏向。 3）3级动力定位系统DP-3:安装有动力定位系统的船舶，在出现任一故障 （包括由于失火或进水造成一个舱室的完全损失）后，可在规定的环境条件下，在规定的作业范围内自动保持船舶的位置和艏向。 动力定位等级精度 动力定位系统的精度，既与相关测量系统（如DGPS的设备的精度有关系, 也与推进器
第37卷第6期 2003年6月 上海交通大学学报 JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT Y V o l .37N o.6 Jun .2003 收稿日期:2002205223 作者简介:何黎明(19762),男,浙江东阳人,博士生,主要从事船舶动力定位系统的研究.田作华(联系人),男,教授, 电话(T el .):021*********;E 2m ail :zh tian @sjtu .edu .cn 文章编号:100622467(2003)0620964205 动力定位船舶的非线性观测器设计 何黎明, 田作华, 施颂椒 (上海交通大学自动化系200030) 摘 要:针对动力定位船舶设计了一个非线性观测器,该观测器的全局收敛性通过李亚普诺夫稳定性定理得到了证明.观测器的最大优点是可以省略采用Kal m an 滤波器时线性化船舶运动方程的过程.该非线性观测器可以从附有测量噪声的输出中估计到船舶低频位置和运动速度以及环境扰动作用力,同时也能从输出信号中滤除一级波浪引起的船舶高频运动.该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证. 关键词:动力定位;船舶;非线性观测器;滤波器中图分类号:U 661.338 文献标识码:A A Nonline a r O bs e rve r D e s ign fo r D ynam ic P os itioning S hip H E L i 2m ing , T IA N Z uo 2hua , S H I S ong 2j iao (D ep t .of A u tom ati on ,Shanghai J iao tong U n iv .,Shanghai 200030,Ch ina ) A bs tra c t :A non linear ob server w as derived fo r dynam ic po siti on ing system .T he global exponen tial stab il 2 ity of ob server w as p roven u sing L yapunov m ethods .T he m ain advan tage of the non linear design to Kal m an filter is that the k inem atic equati on s of m o ti on need no t be linearized .T he p ropo sed ob server in 2cludes an esti m ati on of bo th the low 2frequency po siti on and velocity of the sh i p from no isy po siti on m ea 2su rem en ts ,environm en tal distu rbance and w ave filering .T he si m u lati on resu lts show the excellen t perfo r 2m ance of the non linear ob server . Ke y w o rds :dynam ic po siti on ing ;sh i p s ;non linear ob server ;filter 随着人们对海洋开发和探索范围的广泛深入, 动力定位(D P )系统越来越受到人们的重视.D P 系统能够使受到海浪、流、风等作用力影响下的海洋浮式结构物保持需要的角度和位置,该系统从20世纪60年代开始已经应用在海洋船舶上.最早的设计采 用了传统的P I D 控制器级联低通或陷波滤波器的方法,80年代后,基于Kal m an 滤波器和最优控制理论的方法开始应用于D P 系统中[1～3]. 船舶在海面上的综合运动一般分为由风、流、二级波浪、推力器组成的低频运动和一级波浪组成的高频运动.由于高频运动仅表现为周期性的振荡而不会导致平均位置的改变,为了避免不必要的能量 浪费和推力器的磨损,一般从船舶测得的综合位置信号分离出低频信号进行控制.而船舶传感器系统只能提供带有测量噪声的船舶位置和艏摇角度,且运动速度不可测,必须通过状态估计得到,因此,滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用.目前,D P 系统中经常采用线性Kal m an 滤波器,该方法的主要缺点是必须将船舶运动的动力学方程在一些给定的艏摇角度值上线性化,一般将整个包线划分为36个工作点.对于每个线性化后的模型,再应用最优Kal m an 滤波器和反馈控制.因为系统拥有15个状态变量,所以采用上述方法时系统的在线计算量很大,而且其中的很多协方差值很难调整.
船舶动力定位系统及其控制技术 为使船舶或作业平台在海上航行或作业时更好地保持航迹或稳定在某一工作水域范围内，对船舶的定位精度提出更高的要求。阐述船舶动力定位系统的定义、组成、工作原理、研究状况及其数学模型等，指出控制技术的快速发展和智能化，使其在动力定位系统中的应用越来越广泛；分析几种不同时期基于不同控制技术的船舶动力定位控制器的原理，阐述船舶动力定位系统未来的發展趋势，从而对今后的研究起到一定的参考作用。 标签：动力定位系统；控制技术；船舶 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运动所需要的信息，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“SDEC0445”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
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编版) 新能源车辆的开发和研究已经是时代的主流，其中电动汽车受到了市场越来越多的关注，在电动汽车中，电池系统是重要组成部分，特别是锂电池在交通领域的应用，对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。目前，电动汽车存在安全性低、寿命段、充电时间长和使用成本高的问题，而电池管理系统作为电池保护和管理的核心部件，作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能起着越来越关键的作用。本文介绍了电池组均衡管理的技术发展历程、专利申请情况和涉及的主要申请人。 随着能源紧缺、城市环境污染的日益严重，替代石油的新能源在车辆的开发利用被各国政府越来越重视。而动力电池是电动汽车
的核心部件，目前车辆的动力电池存在能量密度低、价格高、寿命短等缺点，而锂电池在使用一段时间以后，电池单体性能差异在整个生命周期内客观存在，直接影响到动力电池组的使用寿命，为此，需要给予动力电池能源控制和管理，使得动力电池性能得到一定的提升。 目前，美国电动车公司生产的特斯拉纯高级电动汽车（Tesla）之所以取得成功，其核心技术就是优异的电池管理技术，采用了两千多块锂电池进行串并联设计，可以维持整个电池包的工作状态以及监控每个电池单元的系统来确保电池的高性能，使得车辆具备稳定的动力性能和优良的安全性能，具有快速充电技术，将充电时间缩短到合理的水平，在电动车领域突破了技术上的瓶颈，取得了成功，实现了从实验室转向批量生产，对汽车行业有着重大突破意义。 电池组均衡管理概述 我国《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，其中电动汽车的开发研究已经被纳入重大项目。 目前，电池组在多次充/放电循环后各单体电池出现电压或者电
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中国动力定位系统行业总体发展状况.............................. 错误！未定义书签。 第一节中国动力定位系统行业规模情况分析 (2) 一、动力定位系统行业单位规模情况分析 (2) 二、动力定位系统行业人员规模状况分析 (2) 三、动力定位系统行业资产规模状况分析 (3) 四、动力定位系统行业市场规模状况分析 (3) 五、动力定位系统行业敏感性分析 (4) 第二节中国动力定位系统行业财务能力分析 (4) 一、动力定位系统行业盈利能力分析 (4) 二、动力定位系统行业偿债能力分析 (5) 三、动力定位系统行业营运能力分析 (6) 四、动力定位系统行业发展能力分析 (7) 1
2 第一节 中国动力定位系统行业规模情况分析 一、动力定位系统行业单位规模情况分析 目前，全球船舶和海洋工程装备动力定位系统市场几乎被欧美企业垄断，名列前茅的企业主要包括挪威的康士伯海事、美国的L-3通讯公司、美国GE 公司、德国Praxis 和芬兰NAVIS 公司。这些主要公司也是国际动力定位运营商协会的主要成员。 除上述厂家外，还有很多企业都已经或者正在开发动力定位系统。美国Beier 公司专为平台工作船开发了IVCS 2000动力定位系统，广泛使用于美国和欧洲的大型工作艇船队。在中国Beier 通讯每年为30艘左右的海工船舶提供DP-1/DP-2动力定位系统以及船舶监控系统、通讯导航设备、船舶控制台等。此外，法国NAUDEQ Company 、Sirehna 公司，荷兰Imtech Marine 、PRAXlSE 、日本三井造船，以及中国海兰信、振华重工、哈尔滨工程大学等也纷纷涉足该领域。 二、动力定位系统行业人员规模状况分析 2016年中国动力定位系统行业从业人员中，生产人员占比为37.25%，技术人员占比为51.06% ，行政人员占比为7.9%。 图表- 1：2016年中国动力定位系统行业从业人员专业构成分析 数据来源：国际动力定位运营商协会
科技创新 随着人类向深海进军，动力定位系统（dynamic position- ing,DP）越来越广泛地应用于海上作业船舶（海洋考察船、半 潜船等）、海上平台（海洋钻井平台等）、水下潜器(ROV)和军 用舰船（布雷舰、潜艇母船等）。它一般由位置测量系统，控制 系统，推力系统三部分构成。位置测量系统（传感器）测量当 前船位，控制器根据测量船位与期望值的偏差，计算出抗拒 环境干扰力（风、流、浪）使船舶恢复到期望位置所需的推力， 推力系统进行能量管理并对各推力器的推力进行分配，推力 器产生的推力使船舶(平台)在风流浪的干扰下保持设定的航 向和船位。动力定位系统的核心是控制技术，它标志着动力 定位系统的发展水平。 动力定位控制技术的发展 计算机技术，传感器和推进技术的发展，无疑给动力定 位系统带来了巨大的进步，但是真正代表动力定位技术发展 水平的还是控制技术的发展。至今动力定位控制技术已经经 历三代，其特点分别是经典控制理论、现代控制理论和智能 控制理论在动力定位控制技术中的应用。对应的是第一，二， 三代动力定位产品。 进入九十年代以后，智能控制方法在动力定位系统获得 广泛应用，逐步形成了第三代动力定位系统。Katebi等在 1997年,Donha和Tannuri2001年研究了基于鲁棒控制的 控制器，1998年，Thor I.Fossen做了全比例实验，采用李亚 普洛夫设计被动非线性观测器。非线性随机过程控制方法的 应用以及欠驱动控制逐渐成为研究的热点。神经网络，模糊 控制，遗传算法等等理论给动力定位系统控制器的研究开辟 了一片新的天地。 国内外常用的动力定位控制技术 1.PID控制 早期的控制器代表类型，以经典的PID控制为基础，分 别对船舶的三个自由度：横荡，纵荡，艏摇进行控制。风力采 用风前馈技术。根据位置和艏向偏差计算推力大小，然后确 定推力分配逻辑产生推力，实现船舶定位。这种方法在早期 曾取得成功。但是它有不可避免的缺陷：一是除了风前馈以 外，位置和艏向控制都不是以模型为基础的，属于事后控制， 控制的精度和响应的速度都有局限性；二是若在PID控制器 的基础上，采用低通滤波技术，可以滤除高频信号，但它却使 定位误差信号产生相位滞后。这种相位滞后限制了可以用于 控制器的相角裕量，因此滤波效果越好，则对控制器带宽和 定位精度的限制就愈大；三是PID参数难以选择，一旦海况 和船体有变化，PID参数将不得不重新选择。 2.LQG控制 Kalman滤波和最优控制相结合形成了线性二次高斯型 LQG控制（Linear Quadratic Guass），基于LQG控制的第二代 动力定位系统应用非常广泛。现代较多商用船舶的DP系统 都是采用的这种控制方式。 Kalman滤波器或扩展Kalman滤波器接收测量的船舶 运动综合位置信息，实现以下功能:1)滤除测量噪声和船舶高 频运动信号；2)给出船舶低频运动的状态估计值，该估计值 反馈提供给LQG最优控制器；3)状态递推，实时修正低频估 计值，在传感器故障无数据时，系统也能正常运行一段时间。 由于采用Kalman滤波或扩展Kalman滤波,取样和修正 能在同一个周期内完成,因而解决了控制中存在的由于滤波 而导致的相位滞后问题。LQG控制在节能、安全、鲁棒性能 上都有比较大的进步。控制精度和响应速度满足了大部分需 求。但它也有如下缺点：一是模型不够精确。动力定位系统设 计时,是在假设一系列固定的艏摇角度(一般线性化为36个 艏摇角,从0°到360°,间隔为10°)或者假设艏摇很小（采用小 角度理论）的基础上对运动方程进行线性化而获得的模型。 而实际的船舶定位过程是一个复杂的高度非线性的过程。上 述假设条件势必带来误差；二是计算工作量比较大。船舶动力定位系统控制技术的发展与展望 余培文陈辉刘芙蓉 摘要：船舶动力定位是深海开发的关键技术之一，随着海上油气生产向深海的发展，动力定位系统会更受重视，对控制技术也会提出更高的要求。本文简要介绍了动力定位控制技术的发展过程以及一些代表性的控制技术 在动力定位中的应用，包括PID控制，最优控制，模型参考自适应控制，反步法，模糊控制，神经网络等，最后 对动力定位控制技术的发展热点做了展望。 关键词：动力定位控制技术展望 44 CWT中国水运2009·2
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船用动力定位DP系统概述 (最新版报告请登陆我司官方网站联系) 公司网址: https://www.doczj.com/doc/bb3466595.html, 1
目录 船用动力定位DP系统概述 (3) 第一节船用动力定位DP系统的定义和分类 (3) 一、动力定位DP0系统 (3) 二、动力定位DP1系统 (3) 三、动力定位DP2系统 (3) 四、动力定位DP3系统 (3) 第二节船用动力定位DP系统的市场情况 (4) 一、动力定位DP1系统的市场情况 (4) 1、全球 (4) 2、中国 (5) 二、动力定位DP2系统的市场情况 (8) 1、全球 (8) 2、中国 (8) 三、动力定位DP3系统的市场情况 (10) 1、全球 (10) 2、中国 (11) 2
船用动力定位DP系统概述 第一节船用动力定位DP系统的定义和分类 国际海事组织和国际海洋工程承包商协会将DP定义为动力定位船舶需要装备的全部设备，包括动力系统、推进器系统和动力定位控制系统。 由于海上作业船舶对动力定位系统的可靠性要求越来越高，IMO和各国船级社都对DP提出了严格要求，制定了三个等级标准。设备等级一（DP1）：在单故障的情况下可能发生定位失常。设备等级二（DP2）：有源组件或发电机、推进器、配电盘遥控阀门等系统单故障时不会发生定位失常，但当电缆、管道、手控阀等静态元件发生故障时可能会发生定位失常。设备等级三（DP3）：任何但故障都不会导致定位失常。DP的分级主要考虑设备的可靠性和冗余度，目的是对动力定位系统的设计标准、必须安装的设备、操作要求和试验程序等作出规定，保证DP安全可靠运行，并避免在DP作业时对人员、船舶、其他设备造成损害。 一、动力定位DP0系统 DP0船舶装备一套集控手动操作系统和航向自动保持的动力定位系统（DPS），能在最大环境条件下，使船舶的位置和航向保持在限定范围内。 二、动力定位DP1系统 DP1船舶装备具有自动定位和航向自动保持的动力定位系统（DPS），另外，还有一套独立的集控手动操作系统和航向自动保持的动力定位系统，能在最大环境条件下，使船舶的位置和航向保持在限定范围内。 三、动力定位DP2系统 DP2船舶装备系统具有自动定位和航向自动保持的动力定位系统（DPS），另外，还有两套独立的集控手动操作系统和航向自动保持的动力定位系统，即使船舶发生单个故障，能在最大的环境条件下，使船舶的位置和航向保持在限定范围内。 四、动力定位DP3系统 DP3船舶装备具有自动定位和航向自动保持的动力定位系统（DPS），另外， 3
船舶动力定位非线性控制研究 船舶动力定位是指船舶依靠自身推进系统产生的动力,抵抗由浪、流、风引起的海洋环境扰动的影响,以一定姿态定位于海面某目标位置或沿着预设轨迹航行。动力定位系统具有不受水深限制、定位精度高、机动性强等特点,被广泛应用于供给船、铺管船、救援船和石油钻井平台等。 由于作业中的船舶操纵条件及所处的海洋环境等时常发生变化,船舶动态及所遭受到的环境扰动存在明显的不确定性。船舶推进系统由于物理限制,导致其为船舶提供的控制力和力矩会受到饱和约束。 此外,船舶速度通常是不可测的。因此,船舶动力定位控制问题是具有挑战性的一类复杂不确定非线性系统控制问题。 开展船舶动力定位非线性控制研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文的主要研究工作如下:1.针对未知时变扰动下的船舶动力定位控制问题,考虑存在输入饱和的情况,应用扰动观测器、辅助动态系统和动态面控制方法,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律,动态面控制方法避免了中间控制函数的求导运算,使控制律计算简单;又考虑推进器动态、船舶动态模型参数不确定性,利用扰动观测器、辅助动态系统与指令滤波逆推方法,设计了动力定位鲁棒非线性控制律,引入指令滤波器,使所设计的控制律计算简单,且指令滤波器引起的滤波误差被补偿,动力定位控制律的性能被改善。 此外,通过构造扰动观测器,结合投影算法及矢量逆推方法,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律,保证了动力定位控制系统的全局渐近稳定性。2.针对存在动态不确定性和未知时变扰动的船舶动力定位控制问题,利用径向基函数神经网络、带死区的自适应技术、鲁棒控制项和矢量逆推方法,设计了动力定位鲁
棒自适应非线性控制律,自适应神经网络在线逼近船舶不确定动态,在自适应律中引入死区,避免了自适应参数的漂移,鲁棒控制项补偿未知时变扰动和神经网络逼近误差,提高了动力定位控制律的鲁棒性;进一步考虑输入饱和问题,引入辅助动态系统处理输入饱和,结合径向基函数神经网络、自适应技术、鲁棒控制项和动态面控制方法,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律。 此外,通过建立一个线性外部系统并对其进行标准型变换,标准型的输出方程为线性参数化回归模型,用来表示未知时变扰动;然后,构造状态观测器估计该回归模型的回归器,则未知时变扰动被表示成线性参数化形式,使得船舶动力定位扰动补偿问题转化成了自适应控制问题;再将投影算法与矢量逆推方法相结合,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律,保证了动力定位控制系统的全局渐近稳定性。3.针对速度不可测、动态不确定以及存在未知时变扰动的船舶动力定位输出反馈控制问题,构造高增益观测器估计不可测的船舶速度,再结合径向基函数神经网络、自适应技术和矢量逆推方法,设计了仅依赖于船舶位置和艏摇角测量值的船舶动力定位鲁棒自适应输出反馈控制律;进一步考虑输入饱和问题,引入辅助动态系统处理输入饱和,结合高增益观测器、径向基函数神经网络、自适应技术和动态面控制方法设计了动力定位鲁棒自适应输出反馈控制律。 4.利用Matlab/Simulink工具箱对上述研究设计的动力定位控制律分别进行了数值仿真实验研究,仿真结果表明,所设计的动力定位控制律能够有效解决船舶存在的未知时变扰动、动态不确定性、输入饱和以及船舶速度不可测量等问题,使船舶位置和艏摇角在不同海况下均可定位于期望值上,实现船舶动力定位。
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。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
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。推进系统的各主要设备均通 过通讯线路与动力定位控制系统相联，可由动力定位系统自动控制或人工操控， 实现动力推进功能。 2.3动力定位控制系统 该系统包括动力定位操作台、便携式定位操作板、动力定位系统控制器等设备。能够实现：手动操作、自动转向、自动定位、自动寻迹航行、自动导航和自 动跟踪目标航行等功能。动力定位操纵台：该操纵台为动力定位系统的主要控制 中心，配有显示器及操纵杆等设备。便携式操作板可作为动力定位操作台的备用 设备，其接线盒分别安装驾驶室的前后台、左右两翼及后操作椅上共5个位置。 动力定位系统控制器：该装置为动力定位系统信号采集、控制信息处理中心。本 船采用的动力定位控制处理器将采集到的各种信号进行分析处理后，送到控制模 块进行运算，并将得出的控制指令发送至所控制的推进或报警设备，实现船舶推 进控制及报警等功能。 3 动力定位控制系统设计原理
动力定位(D P)系统简 介
动力定位(DP)系统简介 作者：王卫卫 来源：《广东造船》2014年第01期 摘要：随着海洋工程项目的蓬勃发展，动力定位系统(简称DP系统)的应用已越来越广泛。本文对DP系统等级、工作原理以及根据船级社不同入级符号的设备配置等作了简单的介绍，希望能够对大家以后的开发设计及生产有所帮助。 关键词：DP；入级符号；特点；工作原理 中图分类号：P751文献标识码：A Investigation of Dynamic Positioning System WANG Weiwei ( Guangzhou Shipyard International Co., Ltd. Guangzhou 510382 ) Abstract: The application of Dynamic Positioning System (DP system) is more and more popular because of development of ocean project. The article introduce the level of DP system, work principle, the requirement of equipment according to different DP notations. I hope it is helpful to exploder, design and production in the future. Key words: DP;Classification notation;characteristic;work principle 1前言 动力定位系统（Dynamic Positioning System）简称DP系统，是从上个世纪70年代逐渐发展起来的，并逐步由浅水海域向深水海域发展，应用于各种海洋工程、海上科考、水下工程等领域。随着船舶自动化程度越来越高，DP系统的定位能力以及自动化程度也越来越高，而以上各类领域的工程项目也越来越离不开带有DP系统的海上钻井平台和船舶。本文简要介绍DP系统的工作原理，以及根据船级社不同入级符号对DP系统的等级和不同等级下设备的配置。 2DP系统工作原理 IMO给出的DP船舶定义为：仅靠推力器的推力作用能够自动保持船舶位置（固定位置或者预定航迹）的船舶。 DP系统的工作原理：由于海上海浪、风速、风向的影响，船舶或者平台在海上必然会产生移动，DP系统就是利用计算机软件对采集到的周围的环境因素如水流、风速、风向、海浪等，根据位置参照系统（GPS、罗经等）进行汇总计算后不断控制调整船舶或者平台上的各个推力器的大小和方向，从而使得船舶或者平台保持事先设定的位置。
首先看我们国家的发展现状。我们的判断第一个是基本掌握了车用动力电池的关键技术，我们国家动力电池的开发，和整车基本同步，十五期间开展了镍氢电池，、锰酸锂氧化物锂离子电池、燃料电池的研发，"十一五"期间加大了磷酸铁锂电池研发与产业化，"十二五"期间推进三元材料电池的研发与产业化。目前是处于这样一个阶段。 从技术上来讲，我们国家开发了镍氢电池，锂离子燃料电池，关键技术指标达到了国外同类产品的一个先进水平，目前我们锂电池可以做到系统的比能量800-1000瓦时，比功率可以做到500-100瓦时，循环寿命也能做到突破一千次，使用寿命大概是可以达到五年，成本大概是说可以低于每瓦时三块钱。 第二个从产品层面来看，磷酸铁锂电池已经趋于成熟了，过往来看，我们国家供应电池支撑了产业的发展，目前在大规模示范这一块用的电池基本上都是国产。根据目前工信部发布的新能源汽车推广目录，我们国家车用电池，绝大多数是磷酸铁锂电池，也就是说近两年来，三元材料的动力电池开始在电动汽车上进行示范应用。大家比较清楚的比亚迪的汽车用的是盐酸铁力电池，像上汽，北汽这些电池系统都是磷酸铁锂。一汽奔腾目前是示范车，他用的电池是168，采用了三元材料。 第三个来说是我们国家建立了比较完善的产业体系，昨天我们听到了2014年我们国家电动汽车的销量大概是8.4万辆左右，如果按照每辆车在20-30，大概应该说我们电池达到了20亿千瓦时以上，销售收入应该超过了50亿元，2015年会超过100亿瓦时。我们国家现在推进动力电池产能建设，估计2015年会超过一百亿千瓦时。第二个我们国家建立了比较完整的产业体系，关键材料、单体电池、电池系统和电池装备、检测仪器等都有一定的生产能力，像北大先行、天津巴莫、北京当省，这是正极材料，负极材料像贝特瑞，杉杉等在国际上还是有一定的竞争力。 从发展趋势上来看，我们全世界的情况来看，第一个是锂离子电池已经成为动力电池的主要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美国、欧洲、韩国商业化的电池主要是采用燃料电池。目前混动这一块也是在推动力锂电池的应用。韩国、日本、中国在全球锂电池占主导地位，排序是韩国第一、日本第二，中国第三。 最近三星、LG和SK先后宣布在中国设立合资公司，我们国家主流的车厂也准备在他的自主品牌汽车中采用韩国生产的电池。 第二个特点是我国政府大力支持新一代动力电池的研发，2012年日本实施蓄电战略，提出2020年蓄电池市场要占到世界份额的50%，就是重新夺回世界第一的位置。根据2013年NEDO发布的技术路线图，他的技术路线在2020之前大概还是以先进的锂离子电池为主，达到实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤成本达到1.5元以下，2030年叫做革新电池，能量达到500瓦每公斤，成本达到八毛钱以下。 美国在2013年提出来EV蓝图，提出目标是2022年生产的插电式混合动力的电动汽车使用的电力成本与传统汽车相当，根据2013年发布的技术路线图是2022年下一代电池实现实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后锂离子电池实现实用化。 从新一代锂离子电池来讲主要是在我们国家大概一般的叫做新一代动力电池的研发主要围绕新一代锂离子动力电池和新体系电池。新一代锂离子电池和目前现有的体系不一样，正极材料，负极材料，电极都要发生发生变化，电池比能量可以达到三百瓦每公斤，成本可以达到一块钱以下。这个表里面列了两件事，一个是最近日立公司宣布采用镍系的正极和负极单电池的比能量作330每公斤，寿命有50次，另外是福利蒙基，作为正极，归制作为负极，寿命可以达到100。但是目前这一电池体系的成本和安全有待进一步的验证。
船舶动力定位系统模型 摘要随着油气开采逐渐向深海发展,传统的一般的锚泊系统已经不能满足深海地域定位作业要求，动力定位因其在深海作业中无可替代的优势而被越来越广泛的应用。本文给出了简单的深海作业船舶外载荷的计算，建立了简单的船舶动力定位系统模型。 关键词动力定位外载荷计算动力分配与优化 引言 由于海洋开发的不断深入和地域的扩展，传统的一般的锚泊系统已经不能满足深海地域动力定位作业要求，但是船舶动力定位系统能够好的满足这一要求。以前，船舶在浅海作业时，如果要求船舶的位置保持不变，通常采用的是传统的锚泊定位。但是随着作业海域的海水深度不断增加，或者作业海域海底的海况比较复杂，不允许抛锚，那么传统的锚泊系统就很难使船舶保持原来的位置。所以船舶动力定位系统就在这种情况下应运而生了。传统的抛锚定位是将锚抛入海底，锚爪会抓住海底的淤泥，来抵抗船舶所受到的干扰力。锚的优点是:锚是任何船舶都有的设备，不需要额外的加装定位设备。但是它的缺点是:定位不准，而且抛锚、起锚费时比较麻烦，机动性能比较差。最至关重要的是它还受到水深的限制，其有效定位范围在水深100米以内的区域。船舶动力定位是依靠本船的动力，在控制系统的控制下抵抗外部的干扰，使其保持一定姿态和腊向、悬停于空间一定点位置。动力定位系统具有不受海水深度影响、定位快速准确等特点。
1、动力定位系统简介 任何一条船舶或者海洋运动体，它有六个自由度的运动，三个平移运动和三个旋转运动，这其中包括:纵荡，横荡，垂荡，舷摇，纵摇和横摇，如下图1。 图1 船舶六自由度运动示意图 动力定位系统包括了对船舶六个自由度的自动控制，所有这些的控制都是根据操作器所设定的位置值和舶向设定值，通过位置值和舷向的值的测量可以获得需要设定值与现在位置的差值。位置值的测量可以通过一系列的传感器获得，而脂向值是通过一个或多个罗盘获得的。设定值与反馈值的差值就是偏差量，而动力定位系统的任务就是尽量减小这种偏差值。船舶必须在受到外部干扰的时候，控制自己的船位和舷向在最小的误差范围之内，如果这些外部干扰力可以及时准确的被测量，那么控制计算机就可以及时的提供补偿。动力定位系统除了可以保持船舶的位置和舶向之外，还可以控制改变船舶的位置和舷
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。 由操作员指定航向和位置的选点，控制系统对这些选点进行处理，然后向推进器发送控
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。启动期间引起的电压降不超过15%。 b动力管理系统： （1）进行发电机的自动并联及自动解列试验。 动力管理系统（通常是船舶电站的自动管理系统）应能在运行的发电机负荷较重时，自动启动备用发电机投入电网，即自动并联。并在运行的发电机负荷较轻时，自动切断一台发电机的供电并停止其原动机的运转，即自动解列。建议自动并联可设置在单台发电机的输出功率超过额定功率的大约85%时进行。自动解列可设置在单台发电机的输出功率低于额定功率的大约30%时进行。 （2）进行重负载询问试验。 动力定位系统的重负载通常是推力器的电动机。在其启动前应向动力管理系统发出询问信号，动力管理系统根据运行发电机的功率裕量发出允许启动指令。否则启动备用发电机再发指令。或当整个动力系统的功率裕量都不足以启动负载时，禁止其启动，这就是所谓重负载询问，或称为大功率询问、重载询问。系统的各个重负载均应进行试验。 （3）试验高电力负载报警功能 当总的电力负载超过运转中发电机总容量的预定百分比时，应发出报警。报警的设定值应在运转容量50%至100%之间可调，并应按运行发电机的数量和任一台发电机失灵的影响加以确定。该报警的设定值可设于自动并联时的功率百分比之上。 （4）发电机超负荷时，推力器负载自动调整功能的试验。运行发电机负荷超过100%时，推力器应降低功率运行。可根据实际情况进行模拟试验，如可降低超负荷的功率设定值。在发电机输出功率超过设定值时，验证推力器进行自动降速。 （5）注意动力定位系统控制器与动力管理系统的协调。