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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。