原文传递
5万载重吨半潜船动力定位控制系统研究
| 论文题名： | 5万载重吨半潜船动力定位控制系统研究 |
| 关键词： | 半潜船;动力定位;控制系统;Kalman滤波;仿真分析 |
| 摘要： | 深海作业的钻井平台和运输大型海洋结构物的半潜式自航运输船，为提高作业精度和安全性、节约经济成本，大多数的船舶或平台都要配备动力定位系统（Dynamic Positioning System，简称DP），近年来随着海洋油气开发的广泛需求，动力定位技术也越来越多的受到关注，我国动力定位技术自主化研究也逐渐展开。 本论文以S面控制理论为基础，以半潜式自航工程船的运动模型为对象，设计了一套能够满足DNV船级社DP2级控制系统要求的LS-SVM自适应S面控制器，对数据滤波和推力分配也进行了优化，并分别都进行了仿真实验。最后在半实物仿真平台的实验中加入了常见的干扰因素，最大可能的模拟出海洋干扰环境，得到的结果验证了控制器的可行性。论文主要研究工作内容如下： （1）为使仿真结果更加精确，建立了5万吨半潜式自航工程船的低频运动数学模型，并且加入风、浪、流等多种海洋环境干扰力，根据半潜船运动学、动力学数学模型以及外界环境干扰模型。 （2）干扰力中的高频信号不会对船舶的定位产生影响，为了避免不必要的能量浪费和磨损设计卡尔曼滤波器，过滤掉对定位测量系统中的高频信号，给出最优估计值。由于干扰噪声统计特性不确定性，影响卡尔曼滤波器滤波精度，设计自适应调整观测噪声的卡尔曼滤波器，仿真对比实验表明，本文设计的自适应滤波器精度较高并且有效防止滤波发散。 （3）针对半潜式自航工程船的推进器配置及分布的特点，对常规的推力分配策略进行优化方案设计，建立相关的目标约束条件，通过权值来适当的改变目标方程，保证可行解的存在，仿真实验表明优化后的推力分配策略更加经济实用。 （4）常规S面控制器调整参数的方法计算复杂，本文以S面控制理论为基础，设计基于LS-SVM自适应S面控制器，对比常规S面控制器，建模简单，计算方便，控制精度更高，收敛速度更快。 （5）搭建了5万吨半潜式自航工程船的DP2级动力定位半实物仿真系统，并且针对不同的工况进行了相关的仿真实验，仿真结果表明，本文为5万吨半潜船所设计的DP控制系统是可行的、有效的。 |
| 作者： | 孙楠 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 万磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
