按照船舶设计要求，需要配备DPS智能系统，不仅可以克服智能化操控问题，还可以处理船舶在大风浪状态的安全航行问题。DPS系统是由国外某企业设计，应用表明，DPS的规划方案基本有效，但还有改进的地方。高性能船舶加工阶段，实现DPS系统高效性，可以严格管控高性能船舶智能化操作问题，防止出现各种突发状况。文章按照DPS设备的配置状况探讨了该系统控制原理，并分析NNs控制算法，替代了原方案上的多边量系统管控算法。
高性能船舶DPS系统规划方案
高性能船舶加工规划方案旨在满足船舶运转过程的智能化操控需求，而且保障恶劣气候状态下船舶运行安全性，按照船舶设计加工要求，有必要创建DPS系统。结合船舶设计加工的相关需求与规定，在创建船舶DPS系统时，确定了以下规划方案。
1.1电力系统规划
高性能船舶DPS的电力系统规划中，主要设计了2台特殊功率的轴带发电机，而且还设计使用了2台功率不一的主柴油发电与1台指定功率的应急发电机。另外，还在船舶DPS的电力系统中设计了12屏主供电板与应急供电板，针对电网的电站设置了独立的电站管理平台，可以对电网电站设备的智能起停运转与智能并车、转移荷载、大功率荷载询问与设备运转异常报警处理等起到控制作用[1]。简而言之，针对船舶DPS系统而言，电网结构部分一般是进行DPS侧推与方位推等设备运转中所要驱动动力的供应实现，而且，针对船舶内的各种设施与操控系统提供和保障运行电源。
1.2推进系统规划
推进系统规划中，主要设计推进主机与齿轮箱、轴系、能调桨与方位推等部件，能够相互备用，以保证船舶推进系统稳定安全。一般情况下，船舶加工设计中，推进系统内的每个主要设备基于通信线路和DPS系统相互关联，而且基于DPS系统的控制功能，发挥船舶运转过程的动力推进作用。
1.3DPS系统规划
船舶DPS系统规划中，主要是规划船舶DPS系统内的基本结构设备，涉及动力定位作业台、便携式定位作业板与DPS控制器等，由此保障船舶正常航运时可以有效实现手动操作与智能化功能，智能化主要包含智能转向、智能定位、智能追踪航行、智能追踪目标航行与智能导航等功能[2]。船舶DPS系统正常应用时，DPS主要控制部门是系统内的动力定位作业台，借助操纵杆和显示器来操控DPS系统，DPS控制器的作用是控制所采集的数据和数据处理中心。简而言之，船舶航行时，船舶DPS内的每个结构设备是相互关联、相互作用的总体，每个设备均在DPS系统内具有无法取代的功能。
2、DPS控制原理
按照上述针对船舶DPS系统和运转关联系统的规划，船舶航行时，DPS的操控运行功能实现，具体是通过提前在船舶DPS内的动力定位操控设备上输入终点坐标与特定运行轨迹，再由DPS系统按照输入的特定运行轨迹，采取定位操控算法办法求出船舶运行方向与速度等，以控制高性能船舶按照特定轨迹运行，若船舶和各特定坐标点的间距偏差都在允许范围内，则能认为船舶智能定位成功。图1 是船舶动力职能定位原理图。图上各符号表示如下：
图1 船舶动力职能定位原理图
图中，Pi与Pi+1：特定的运行轨迹坐标点；
xu，yu，zu：船舶运行坐标轴；
xB，yB，zB：船舶本身坐标轴；
Ψ：船舶航向；
∅c：海水流向和xu坐标系的夹角；
r：船舶绕本船运转角速度。
动力定位管理算法：
由图示得出以下计算式子：
x=ucosΨ-
sinΨ
y=ucosΨ-
cinΨ
式中：u：船头方向的航速；
：船舶左右摇摆速率。
DPS的输入值包含两个，即船体和各预定部位的间距；航线上Pi点和船舶航向夹角β。
通过上述公式能够发现，DPS是一个双输入双输出多变量结构，e、r通道的传输函数是时变函数，这一函数在β值与r值固定的时段内能近似成线性比例函数：G1（S）=k，所以，其控制器是比例控制器[3]。β、r通道传输函数是非线性函数，其控制器能近似成比例与积分控制器。
3、高性能船舶DPS的操控技术
结合高性能船舶DPS系统的运转操控结构理论得知，DPS系统属于一个双输入与双输出的多变量操控系统，高性能船舶智能化运行问题的规避和安全保障管理中，进而可以满足船舶加工设计标准，但系统结构非常繁琐 ，运行控制时响应缓慢，而且存在很大的控制误差[4]。根据船舶DPS的结构原理，组织不确定性多变量运算中，采取NNs计算方式展开计算研究有着显著优势，由此，根据船舶DPS的原有规划方案及原理，展开了入图2所示的系统改进规划和计算管理。
图2 DPS中NNs控制模型结构图
针对双输入双输出类控制主体，因为两个控制通道间有一定联系与耦合，要采取多变量管理和解耦算法展开处理，算法繁琐，响应缓慢。
该DPS改进规划方案中，DPS在船舶航行中起到控制作用，主要是采取BP NNs计算办法。该计划的BP网络选择二级网，隐含层包括五个单元，主要原理是按照样品集中的样品（Xk，Yk）展开实际输出值O和偏差测度E（E=Yk-O）的计量求出，且调整船舶DPS内的输出层权值W（1）、W（2）、···、W（L），经重复循环来满足各项要求E<ε。经反复训练全部样本，在符合容限偏差和特定的学习速度后，能认为训练结束。
在改进的高性能DPS内，针对船舶智能运行问题的规避和保证航行安全，是经过把航向方位和距离用作NNs计算时的输入元素，而且把舵角与主机运行方向用作NNs计算时的输出值，并按照早期人工操作高性能船舶运行控制的信息用作计量样本，加强NNs计算训练，令NNs辨别船舶运行阶段指定部位移动时的舵机与主机运转规律，且采集保存网络权重，以把控船舶运行方向。
把训练结束后的网络用作整个DPS的控制器，其计算输出直接用于管理操舵仪与主推进器，进而调整船舶航向与速度，智能操控船舶逐步朝指定部位靠近。
4、高性能船舶DPS运转性能数值模拟
为验证DPS系统NNs模型的运行性能，文章按照船舶运行试验的结果，对该系统展开了模拟分析，条件和上述仿真工作相同。仿真结果见图2所示。
图3 NNs定位控制智能定位运行模拟曲线
5、结束语
简而言之，高性能船舶DPS系统可以规避船舶智能化运行时的问题，并保证船舶在恶劣天气环境下的运行安全，所以，加强高性能船舶DPS系统研究有着一定积极作用及现实意义。
参考文献：
[1]陈海力,任鸿翔,李源惠,关巍.基于反推滑模的船舶动力定位有限时间控制[J].计算机仿真,2021,38(12):182-187+479.
[2]崔建阔. 基于观测器的船舶动力定位系统镇定控制及应用研究[D].山东交通学院,2021.
[3]王慧.船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究[J].舰船科学技术,2021,43(02):28-30.
[4]黎南,刘晓冰,孙长江.高性能船舶动力定位系统技术分析[J].热能动力工程,2005(05):539-541+556.