基于严格等式约束的推力分配算法研究

赵 伟，刘焕卫

（烟台大学海洋学院，山东烟台264005）

0 引 言

为了满足作业要求，半潜式海洋平台需要装备能够控制其位置或航行轨迹的定位装置，常见的有锚泊定位、动力定位以及锚泊辅助动力定位。随着海洋石油开采不断朝着深水领域发展，锚泊定位因为自重过大等原因不再适用，而动力定位系统具有定位精度高、操作性灵活和不受水深限制等优点使其具有广泛的应用前景。动力定位系统能够抵抗外部环境的干扰，控制平台在横荡、纵荡以及艏摇三个自由度的慢漂移运动，使其在一定的范围内正常作业。作为动力定位系统的执行装置，推进器良好的推力分配结果不仅关系到平台的定位能力，而且对节约成本特别是燃油消耗具有很重要的意义。为了满足海洋钻井平台作业时的定位精度及可靠性，一般装备有动力定位的船舶配有比常规船舶更多种类和数量的推进器，从而在硬件冗余上提高系统的可靠性，但这也给推力分配的优化带来了新的课题。

动力定位系统主要控制海洋钻井平台在3 个自由度上的运动，而推进器种类和数量的增多使得输入的维度要多于所需控制的自由度，这属于过驱动问题。针对实时控制系统，过驱动推力分配要在采样间隔内迅速寻找一个最优推力角和推力的组合来满足控制器输出的需求控制力和力矩，因此可以用最优化的方法解决过驱动系统的推力分配问题[1]。目前针对推力优化问题的解决主要分为线性二次无约束分配、线性二次约束分配以及非线性约束分配三类。……