2. 定点保持模式稳态精度测试

测试对象与判定基准

本例在DP模拟器上验证定点保持（DP Station Keeping）模式的稳态精度。稳态指控制器完成初始收敛、位置与艏向进入小幅波动后的阶段，此时关注的是平均偏差与波动幅度，而非瞬态超调。测试分两组工况：

• 工况A（无扰动）：风速0 kn、流速0 kn，仅验证控制器自身在模型噪声下的保持能力，用于确认基准精度。
• 工况B（恒定扰动）：恒定风（如10 kn，来向045°）叠加恒定流（如1.0 kn，来向090°），验证控制器在持续外力下的稳态补偿能力。

判定基准采用示例指标（可按项目规格替换）：位置稳态偏差 ≤ 2.0 m（各轴及合成），艏向稳态偏差 ≤ 1.0°。稳态窗口取仿真进入保持后第120 s至第300 s，采样周期1 s，取窗口内均值作为稳态偏差、取峰峰值作为波动幅度。

测试设置与数据采集

在模拟器中设定目标点（如东向0 m、北向0 m）与目标艏向（如000°），船舶初始位置故意偏置（如东向+3 m、北向−2 m、艏向+2°），使控制器先经历收敛过程，再进入稳态。两组工况分别运行300 s，记录以下通道：

稳态偏差计算：ΔE = E − E_set，ΔN = N − N_set，合成偏差 d = √(ΔE² + ΔN²)；Δψ 取窗口内均值。波动幅度用窗口内最大值减最小值（峰峰值）表示，反映控制器抖动与模型噪声水平。

示例数据与判定过程

下表为教学示例数据（假设值，用于演示判定流程，非实测结果）：

判定逻辑：工况A合成偏差0.14 m ≤ 2.0 m、艏向0.15° ≤ 1.0°，通过；工况B合成偏差1.60 m ≤ 2.0 m、艏向0.62° ≤ 1.0°，通过。若工况B合成偏差接近或超过2.0 m，应检查推力分配是否饱和、控制器积分项是否足够，而非直接判为不合格。

偏差构成与判读关系

下图展示两组工况下稳态偏差的来源与判定路径：恒定扰动下控制器需持续输出补偿推力，残余偏差主要来自积分增益与推力分配的稳态误差；无扰动工况的偏差则主要来自模型噪声与传感器量化。

结果记录与复核要点

测试完成后按下表记录关键量，便于与后续扰动响应测试对比：