动力定位敷缆船路径控制与敷设策略研究

"边敷边埋作业敷缆船路径控制方法研究 (2012年)" 这篇论文主要探讨了在动力定位敷缆船进行边敷边埋敷缆作业时的路径控制方法。敷缆船在敷设海底电缆的过程中，需要精确控制其路径以确保电缆按照预设的路径敷设，同时考虑到海缆埋设机的作用和环境干扰。论文的研究重点在于路径导引策略和非线性控制器的设计。 首先，作者建立了犁式海缆埋设机的受力模型，这个模型对于理解埋设机在敷设过程中的力学特性至关重要。通过对海缆的物理特性进行分析，利用拖链的悬链线方程，作者推导出敷缆船的运动轨迹与海缆埋设机着地点之间的关系。这种关系对于确定敷缆船如何跟随预设路径至关重要。 接下来，论文提出了两种路径导引策略：直线段和圆弧段的船舶路径导引。在直线段，敷缆船需要保持直线行驶；在圆弧段，则需要调整航向以适应曲线敷设。这些策略确保了敷缆船能够在各种路径条件下有效地工作。 为了实现精准的路径控制，论文采用了backstepping方法设计了一个非线性控制器，该控制器包含了埋设机作用力的前馈补偿环节。backstepping是一种高级的控制理论，它能够处理复杂的非线性系统，提高系统的稳定性和鲁棒性。前馈补偿环节则有助于抵消由于海缆敷设和埋设过程中产生的不确定性和外部干扰。 仿真结果显示，即使在存在环境干扰的情况下，所提出的控制方法也能有效地使敷缆船沿着给定路径敷设海缆，具有良好的跟踪性能和鲁棒性。这意味着该方法在实际应用中能够应对海洋环境的各种不确定性，保证敷缆作业的准确性和效率。 这篇论文的研究对海洋工程中的电缆敷设技术有重要的理论和实践价值，为动力定位敷缆船的路径控制提供了新的思路和方法。通过结合力学模型、路径导引策略和非线性控制理论，论文为优化海底电缆敷设过程提供了科学依据，有助于提升敷缆作业的精度和可靠性。