بهبود عملکرد سیستم تثبیت موقعیت پویا (DP) با استفاده از سیستم کنترل دومرحله ای

سیستم های تثبیت موقعیت پویا (DP) به واسطه دینامیک غیرخطی شناور و اغتشاشات محیطی (مانند باد، جریان، و موج) با چالش های کنترلی مواجه اند. این مسائل، در کنار فعالیت پیوسته و حالت آماده باش تراسترها، موجب افزایش چشمگیر مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی در سیستم های متعارف می شوند.  این مقاله، بهبود عملکرد DP شناورها را با معرفی یک الگوریتم کنترلی سلسله مراتبی و پایدار، که به طور هم زمان پایداری دینامیکی و دقت موقعیت یابی را تضمین می کند، هدف قرار داده است. در این ساختار، فاز نخست (Path Following)، در فواصل زیاد از هدف (بیش از ۵ متر)، با استفاده از کنترلر PD برای هدایت سریع و بهینه سازی مصرف انرژی عمل می کند. پس از نزدیک شدن شناور به موقعیت هدف، فاز دوم (Dynamic Positioning) با کنترلر PID برای تثبیت دقیق موقعیت و جهت فعال می شود. نتایج شبیه سازی سه درجه آزادی بر روی شناور مدل KVLCC۲، عملکرد پایدار و مقاوم سیستم پیشنهادی را در چهار سناریوی مختلف، با حداکثر خطای تثبیت موقعیت ۱۹ سانتی متر (۱۰% طول شناور) نشان می دهد. در سناریوهای فاقد اغتشاش محیطی، گذار نرم و همگرایی سریع از (۰,۰) به (۲۰,۲۰) متر مشاهده شد. همچنین در حضور اغتشاشات محیطی شدید، عملکرد تثبیت موقعیت سیستم پیشنهادی بر اساس معیار RMSE (ریشه میانگین مربعات خطا)، با ثبت مقدار ۰.۲۷ متر، بهبود میانگین ۳۰% را نسبت به یک کنترلر PID نشان داده است. افزون بر این، فعال سازی سیستم DP دقیق در مرحله دوم، موجب کاهش موثر مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی شده است.

کلیدواژه ها:

Autonomous Vessel ، Dynamic Positioning ، Path Following ، PID ، شناور هوشمند ، موقعیت یابی پویا ، مسیر یابی ، PID