随着动力定位技术的发展,动力定位船的应用范围也越来越广泛。目前几乎所有的铺管起重船都配备有动力定位系统,铺管起重船在进行海洋作业时,需要确保船只可以在指定的范围或者位置进行正常的作业,或者在各种海况下实现精确定位。本文所研究的推力分配问题直接关系船舶作业时定位的精确度和稳定性,对动力定位系统的整体性能具有很大的影响,因此对推力分配问题的研究具有非常重要的理论与现实意义。推力分配单元是动力定位系统中至关重要的组成部分,其主要功能是接收DP控制器所发出的三自由度指令,包括纵向力、横向力和艏向回转力矩,通过优化算法对其进行优化,将优化后的推力和角度分配给各个推进器。本文以配有7个全回转推进器的“海洋石油201”为研究对象,针对动力定位系统的推力分配问题,在matlab平台上对其进行仿真研究。首先,本文建立了铺管起重船的动力定位系统的数学模型,包括船舶运动的坐标系模型,环境干扰力模型(风、浪、流),推进系统的模型,并且对船舶三自由度水平面运动的进行了建模,为后续仿真研究奠定基础。其次,根据推力分配所要达到的目标,以功耗最优为目的,同时还考虑了铺管船推进器的最大推力以及推力和角度的变化速率等因素,建立了推力分配问题的非线性目标函数。再次,以序列二次规划为基础,分别使用罚函数和滤子作为价值函数对推力分配问题进行求解。由于无论选取何种价值函数,序列二次规划算法都有可能产生玛尔托斯(Marotos)效应,使算法的收敛性变差。接下来又对SQP滤子法进行了改进,对那些不被接受的试探步进行二阶校正,以此来克服玛尔托斯效应,为后续推力分配仿真提供了理论依据。最后,本文设计了一个PID控制器,控制器通过船舶位置和艏向偏差计算出达到预设位置和艏向所需的纵向合力、横向合力和艏向回转力矩,并结合风的前馈信息,将最终得到的三自由度的指令传递给推力分配单元,进行推力分配。在同一控制器和同一仿真环境下,运用matlab软件平台,对提出的推力分配优化算法在目标铺管船上进行推力分配仿真。再根据所得到的仿真结果,对三种优化算法的运行速度、定位精度以及能量损耗进行对比分析。