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原文传递深水定位系泊系统仿真实验研究

论文题名：	深水定位系泊系统仿真实验研究
关键词：	深水定位控制;系泊系统;数学模型;模块化设计;仿真分析
摘要：	本文以半潜式海洋平台的定位控制为背景,设计了系泊系统,即通过锚链的收放实现平台的定位控制。考虑到系泊系统真实环境检验的难度以及设备的高昂成本,所以本文采取半物理仿真技术与系泊系统控制相结合的方式形成实验设备。按照项目要求和实际情况,检测平台在不同等级的海况下系泊系统控制的效果和实验数据。　　根据系泊系统的控制理论,本文主要分为四部分:1、提出系泊控制系统的控制方案。在详细了解国内外对平台定位的控制技术后,比较动力定位和锚泊定位的优缺点;基于系泊定位的控制原理,提出本文针对半潜式平台的系泊控制过程。2、提出系泊系统的半物理仿真实验方案。考虑到节约成本,系泊系统的物理设备不能全部实现,所以本文采用半物理仿真技术与系泊控制系统相结合的方式,部分可以用数学模型代替的设备或者不能用物理设备实现的设备采用数学模型进行代替,在工控机中实现仿真设备的运动响应。3、提出数学模型。经过查阅资料和本项目的实际情况,给出平台环境扰动模型,如南海风、浪、流扰动力和扰动力矩模型;给出被控平台在低频段的几个方向上运动模型;给出锚机模型;给出锚链张力值计算模型;结合平台响应曲线的特点,给出模糊控制器的设计原理和控制流程,实现系泊系统的准确定位;为了减少系泊系统的能量消耗,采用遗传算法对锚链值进行优化,确保平台能够稳、准、快的到达阈值,实现平台运动稳定。4、系泊系统连接和实验。在给出各个仿真模块的数学模型以及物理设备后,把数学模型和控制器按照计算机仿真技术的要求进行编程,形成一个数字控制系统;为了方便工作人员的操作,按照人机界面的设计要求,用VC++语言设计一个人机监控界面;然后通过串口连接实现人机界面、数学仿真控制系统和物理设备连接,形成一个实时仿真实验的系泊系统;给定南海一年一遇、十年一遇、百年一遇的海情,得到半潜平台的运动轨迹以及数据,然后对系泊控制仿真系统的设计效果进行评价。　　在完成仿真结果后,按照平台运动曲线、数据来修改控制器和系泊控制仿真系统的设计方案,实现平台更加精确、稳定、快速定位的目标。
作者：	李敏哲
专业：	控制理论与控制工程
导师：	金鸿章
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文