Optimal control allocation for dynamical positioning system

Abstract

Данная работа посвящена построению алгоритма распределения управляющих воздействий на основе прогнозирующих моделей для систем динамического позиционирования морских судов. Предложен алгоритм распределения управления по приводам в общем случае. С помощью линеаризации модели объекта построено управление с прогнозирующими моделями в дискретном виде при наличии ограничений на управляющие и выходные сигналы. Предложена модификация существующего метода распределения с помощью объединения функционалов качества, а также схема её реализации в режиме реального времени, позволяющая сократить вычислительные затраты. Сформирован моделирующий комплекс в среде MATLAB-Simulink. Приведены числовые примеры для иллюстрации применимости и эффективности предложенного подхода.

This work is devoted to the construction of a control allocation algorithm based on predictive models for the dynamic positioning systems for marine vessels. The algorithm of control thrust allocation is proposed for the general case. Using the linearization of the plant equations, the model predictive control in a discrete form is constructed taking into account constraints for the control and output signals. A modification of the existing control allocation method is proposed combining cost functionals, as well as a real-time implementation scheme, which reduces computational costs. Computer modeling and simulation complex is constructed in MATLAB-Simulink environment. Numerical examples are presented to illustrate applicability and effectiveness of the proposed approach.