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穿梭油轮相对于FPSO的动力定位研究
| 论文题名： | 穿梭油轮相对于FPSO的动力定位研究 |
| 关键词： | 穿梭油轮;卸载平台;动力定位;模糊免疫控制;灰色预测 |
| 摘要： | 在海上的浮式生产、存储、卸载平台(Floating Production Shortageand Offloading,简称FPSO)系统中,穿梭油轮承担着为FPSO卸载原油并运送到陆地的任务。在FPSO存储原油卸载过程中,穿梭油轮需要靠近并长时间停留在它附近合适的相对位置,复杂的海洋环境使得这一靠近和长时间的停留充满了未知性和风险性。船舶动力定位技术是使船舶在海上某一区域精确定位的技术,在穿梭油轮上使用这一技术能够为靠近和停留过程提供技术上的有力保障,使得原油卸载安全、快速的进行。本论文的主要研究内容如下: 首先,建立了穿梭油轮和FPSO的仿真数学模型,主要包括运动学和动力学两部分。其中,FPSO由于受到系泊系统的束缚,在受到海洋环境力的作用时,在一定活动区域内是不断运动的。因此本文通过对FPSO的系泊缆进行有限元分析,建立了内转塔式FPSO系泊数学模型,然后建立了仿真中使用的风、浪、流海洋环境数学模型。最后利用Matlab仿真软件进行了所建立的穿梭油轮和内转塔式FPSO数学模型的仿真验证性实验。 其次,介绍了模糊控制、免疫系统机理和灰色预测的相关理论知识。根据模糊控制和免疫系统的原理设计了穿梭油轮动力定位系统的模糊免疫控制器。最后引入灰色预测原理,建立灰色预测模型,进行穿梭油轮当前位置和艏向相对于设定值偏差变化趋势的预测,以确定穿梭油轮动力定位控制器的超前输入控制值,进而使控制器达到及时控制,提高自适应能力的目的。 最后,详细分析了穿梭油轮对FPSO存储原油的卸载过程,为了减少穿梭油轮动力定位系统能量的消耗以提高经济效益,针对相应的过程设计了控制策略。为了确定穿梭油轮动力定位控制器在控制策略下的性能,设计了相应的Matlab仿真实验。通过相关的仿真图形说明所设计的穿梭油轮动力定位控制器和控制策略在FPSO原油卸载过程中能够圆满完成任务。 本文的主要工作是建立穿梭油轮和FPSO的仿真数学模型,并建立与仿真有关的风、浪、流等海洋环境力数学模型。基于上述建立的数学模型进行了穿梭油轮动力定位控制器以及其在原油装载过程中跟踪FPSO控制策略的设计。最后对上述内容进行了仿真验证性实验。 |
| 作者： | 李晓光 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 丁福光 |
| 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 |
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