海洋中存储着大量的石油资源,随着人类对石油需求量的快速增加,研究海上石油开采技术就显得愈加重要。传统海上石油钻井平台使用锚泊定位的方式,适合浅水区作业。但随着水深的增加,锚链的成本会提高,定位精度也会降低。本文采用动力定位技术,其定位精度不受水深影响。钻井平台在海洋中受到环境干扰时会偏离设定位置,控制系统根据测量值和设定值的偏差,计算出让平台回到设定位置所需的推力,最后采用推力分配算法确定每个推进器的相关参数,从而使平台稳定在设定艏向和位置上。本文以非线性钻井平台模型为研究对象,提出了基于多维泰勒网优化控制的动力定位控制方法,并与传统的PID优化控制,和既需要被控对象精确机理模型又需要精确干扰测量的反步法优化控制相比较,在仿真结果的基础上给出各自的优缺点。本文主要工作包括以下几点:1.建立钻井平台数学模型。根据动力定位系统的要求,建立纵荡、横荡和艏摇三自由度的平台模型,包括低频和高频运动模型。分析风、浪和流等外界扰动对平台的影响,并为它们创建数学模型。2.设计卡尔曼滤波器。平台高频运动不会改变平均位置和艏向,而低频运动会使平台产生偏移,所以为了降低推进器的损耗,需要剔除高频信号的影响。根据平台综合运动模型,设计卡尔曼滤波器,得到所需的低频信号。3.控制器设计。本文控制方法采用PID优化控制、反步法优化控制、和与PID一样不需要被控对象机理模型的多维泰勒网优化控制。针对反步法出现的项数膨胀问题,引入一阶滤波器。以偏差的比例、积分和微分为输入设计多维泰勒网优化控制器。三种控制器参数都采用改进单纯形法来优化。4.推力分配。选择推进器类型和安装方式,将推力分配看作是一个非线性规划问题,确定其目标函数和约束条件,采用模拟退火算法进行优化。5.系统仿真平台设计。为方便用户交互,开发图形用户界面。比较不同环境干扰下三种控制方法的抗干扰能力。结果表明大部分情况下多维泰勒网优化控制器抗干扰能力最强,反步法优化控制器次之,PID优化控制器最差。