原文传递
半潜起重船快速压载系统传感器配置与液位估计融合研究
| 论文题名： | 半潜起重船快速压载系统传感器配置与液位估计融合研究 |
| 关键词： | 半潜起重船;快速压载系统;传感器配置;评估指标;液位估计;数据融合 |
| 摘要： | 随着海洋油气资源的深度开发，各国已在全球范围内建设了大量的海上油气生产设施。近年来，越来越多的老旧海上油气生产设施面临报废拆解，海上油气生产设施拆解过程中需要大型海洋拆解装备的支持。半潜起重船作为一种重要的海洋拆解装备，具有良好的稳性和起重能力，逐渐成为近年来研究的热点。半潜起重船的作业要求特殊，起吊过程中会产生巨大的倾覆力矩，为保持船舶稳性，快速压载系统调节的压排载水量会急剧增加数千吨。半潜起重船起吊重物的能力十分依赖于半潜起重船快速压载系统的压排载能力，能否准确获取快速压载系统状态参数是保持半潜起重船动态平衡和实时调配压载水的关键。本文针对准确获取快速压载系统状态参数问题展开研究，主要工作包括以下三个部分： 1)快速压载系统传感器配置评估。通过对快速压载系统的系统功能、系统安全进行分析确定传感器配置，再对传感器配置方案进行分析建立由完备性、冗余性、经济性组成的传感器配置评估指标体系。基于层析分析法与变权法确定传感器配置及传感器配置评估指标的权重。对多个传感器配置备选方案进行评估，由此确定最终的快速压载系统传感器配置方案。 2)液位传感器冗余性定量分析。采用归一化互信息定量分析2个液位传感器之间冗余性。液位传感器数量大于2时，基于信息熵、多维互信息等理论进一步推导出多个液位传感器之间冗余性的定量分析公式。根据伯努利方程建立立柱快速压载舱中液位与气压和流速之间的函数映射关系，根据该映射推导出液位传感器、压力传感器和流速传感器等异类传感器之间冗余性的定量分析公式。 3)提出适用于立柱快速压载舱液位估计的多传感器鲁棒容积卡尔曼融合(Multi-SensorRobustCubatureKalmanFusion,MSRCKF)算法。描述当前主要的几种非线性估计算法、鲁棒估计算法、估计融合算法。为提高半潜起重船立柱快速压载舱的液位估计的可靠性和稳定性，提出MSRCKF算法。借鉴Huber等价权函数的思想，引入一个自适应因子以抑制观测野值对容积卡尔曼滤波的影响，并基于扩展信息滤波的矩阵变换推导出近似等效于集中式融合的MSRCKF算法。仿真结果表明，MSRCKF算法可以在单传感器发生故障的场景中，有效地提高立柱快速压载舱液位估计的可靠性和稳定性。 |
| 作者： | 肖业方 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 郭蕴华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
