船舶动力定位系统简述
摘要：伴随着深海技术的快速进步和发展，动力定位系统在海洋工程上面得到
了广泛的使用。
动力定位系统通过它的控制系统驱动着船舶的推进器来抵消风、
浪还有海流等作用于船上的环境外力，从而能够让船舶保持在确定的位置上或者
是沿着预期设定的航迹上航行。
我通过本文，对于国际海事组织还有国际海洋工
程承包商协会的动力定位系统定义和分级的要求进行了分析，在这样的基础之上，论述了国内外船舶动力定位系统的发展趋势还有它的应用情况，分析了动力定位
系统的组成还有其工作原理，对于动力定位系统的各种要求、控制的技术等等进
行了研究，并且提出了发展国产的动力定位系统应该采用的方法。
关键词：船舶电气动力；动力定位系统；控制的技术
引言
船舶的动力定位系统是一种闭环控制系统，它通过控制系统驱动船舶的推进
器来进行抵消海风、海浪还有暗流等作用于船上的环境外力，从而能够让船舶在
海平面要求的位置上稳定航行。
动力定位系统通过测量系统不断的检测船舶的实
际位置和目标位置的差距，然后再依据环境外力的影响计算出能够让船舶恢复到
目标位置上所需要的推力大小，从而对于整艘船的各处推进器进行推力的分配，
让各处的推进器产生相应的推力来进行克制海风、海浪和暗流等环境外力的影响，让船舶保持在正确的航海位置上或者是沿着预定的航迹进行航行。
1动力定位和电力推进系统的简述
1.1动力定位系统的组成和分类。
最开始的时候，国际海事承包商协会IMCA的《动力定位船舶设计和使用指南》当中，动力定位系统包括了三个部分：动力（power）、控制（control）还
有参考（references）。
动力可以再次被分成发电、配电还有用电（推进器系统）；控制指的是功率的管理系统，有着自动和手动两种方式，还有位置控制系统；参
考就是本意上的位置、环境还有船舶方位的传感器。
因为海上作业船舶对于动力定位系统的可靠性要求变得越来越高，国际海事
组织IMO还有各国的船级社对于动力定位系统都提出了非常严格的要求，除了在
各种环境条件下都能够具有的手动控制还有自动控制的基本要求之外，还制定了
三个等级标准，这样做的目的是对于动力定位系统的设计标准、必须要安装的设
备还有操作的要求和试验的程序以及文档给出相应的建议，从而能够降低动力定
位系统控制下的作业施工时候对于工作人员、船舶。
1.1.1设备的等级一：在单故障的情况下可能发生的定位失常。
1.1.2设备的等级二：有源组件或者是发电机、推进器、配电盘遥控阀门等系
统单故障的时候，不会产生定位失常的状况，但是当电缆、管道还有手控阀等静
态元件发生故障的时候可能会产生定位失常。
1.1.3设备的等级三：任何的单故障都不能够导致定位发生失常。
动力定位系统的分级主要是为了考虑设备的可靠性，从而保证DP安全可靠
的运行，避免在DP作业的时候对于工作人员、船舶还有其他的设备产生危害。
1.2电气推进系统的组成。
比较常见的船舶电气推进装置通常都是由下面几个部分组成的：原动机、发
电机、配电装置、变流装置、电动机、螺旋桨还有控制设备等等。
当前比较流行
的典型
1.2.1原动机和发电机。
原动机、发电机还有配电装置组成的电站能够给电气推进提供所需要的电能，原动机一般情况下是柴油机，也有可能使用汽轮机、燃气轮机、核动力还有燃料
电池等等。
依据不同的船型，电气推进可以通过独立的电站进行供电，也可以跟
船上的其他负载一起由公共的电站进行供电，这也就是通常所说的综合电气推进
系统。
1.2.2配电的装置。
配电的装置是给电气推进系统提供电能的分配并且对于设备、电网等提供保护。
船舶所用的配电装置一般情况是由主配电板、分配电板、马达控制中心还有
应急配电板等设备组成的。
根据电网的电压等级还有电制的需求，主配电板可以
采用高、中压配电板、低压配电板还有直流配电板等等形式。
1.2.3变流的装置。
变流的装置主要是进行控制和调整推进电机的速度，是船舶电气推进的核心
装置之一。
1.2.4电动机，
电动机是用来进行驱动螺旋桨的，电动机一般情况下是直流电机、交流异步
电机或者是同步电机，推进电机的功率从几百千瓦到几兆瓦，同步电机通常是用
在大功率推进当中。
1.2.5螺旋桨。
螺旋桨是用来将电机的驱动转矩转化成船舶的动力，因为电气推进系统可以
方便的改变电机的转速还有转向，所以使用电气推进的螺旋桨大多使用固定螺旋桨。
2动力定位系统的组成还有工作原理
船舶的动力定位系统主要是通过三个部分做成的：位置测量系统、控制系统
还有推力系统。
2.1测量系统
测量系统指的是获得船舶相应运动参数还有环境参数的传感器系统，主要有：提供船舶艏向的电罗经、提供船舶准确未知的DGPS、声学的定位系统、张紧索
等等，提供海上的风速还有风向变化的风向风速仪器，提供船舶姿态的垂向基准
传感器。
2.2推力系统
推力系统是动力定位系统执行的地方，包括了动力系统还有电气推进器。
推
力系统根据控制系统发过来的命令控制着推进器推力的大小还有方向，从而抵抗
外界环境的影响。
3电气推进系统的特点
3.1可以使用新型的高效推进器
电气推进是使用变速驱动的方式来进行改变船舶航速的，所以螺旋桨不需要
去进行任何控制，就可以使用固定的螺旋桨。
3.2推进性能得到了充分的提高
电气推进的调整范围比较大、反转快、起动转矩比较的大，既能够满足各种
船舶不同推进工作情况的性能需求，又能够充分的提高推进系统的生命力。
3.3节省有效空间
电气推进的最大好处就是可以把原动机和螺旋桨分开布置，这是跟柴油机直
接推进方式的最大区别。
电气推进的动力装置是柴油发电机组，它可以在整艘船
当中进行灵活的布置。
3.4节能环保
使用电气推进的船舶，因为柴油发电机组总是能够保证满载运行，没有轻载
的工作情况，效率报纸在最好的运行点上，耗油率比较的低，废物的排放比较少，能够很好的保护环境。
4动力定位系统的控制技术
整个动力定位系统的核心部分就是控制系统。
动力定位系统的精准度还有速
度直接是由控制系统的性能决定的。
所以怎么样去提高控制系统的性能变成了动
力定位系统发展的主要问题，这也标志着动力定位系统的发展水平。
4.1PID控制
PID控制是早起的动力定位系统控制技术的代表产物，按照经典的PID控制
为基础，分别得对船舶的三个自由度进行控制。
依据位置还有艏向的偏差来计算
推力的大小，然后产生推力达到船舶定位。
4.2LQG控制
LQG控制解决了定位控制当中因为滤波而导致的相位滞后的问题，并且在节能、安全的性能上比PID控制都有了很大的进步。
4.3智能控制
在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。
对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计
算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。
定量方法与定性
方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。
智能
控制实在一定的程度上模仿了人的只能，是一种处理不确定性、非线性还有其他
不适定问题的控制方法。
有着抗干扰能力比较强、响应的速度快等特点。
结言
我们国家对于船舶的电气动力定位系统还在不断的研究当中，研究主要是集
中在船舶的运动模型、控制模型还有控制算法等方面。
最近几年里，伴随着我们
国家船舶与海洋工程快速的进步和发展，作为船舶和海洋平台运营的基础技术的
动力定位系统肯定会得到很大的重视还有发展。
参考文献：
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