动力定位系统时域分析是动力定位系统的关键技术之一,时域分析是通过时域模拟钻井平台动力定位过程中位置、艏向的状态及各个推进器随着位置、艏向改变的响应历程,可为实际工程设计提供参考,有利于进一步有效提高平台定位精度,因此动态时域分析在动力定位系统设计中有着重要作用。本文针对动力定位系统模型、状态估计方法和时域仿真方法进行了研究,并基于时域分析法,采用Matlab的Simulink模块,完成了动力定位系统时域分析实例研究;最后以海洋钻井平台为研究对象,对其定位能力进行了实例分析。论文主要工作如下:(1)介绍了钻井平台动力定位的坐标系和相关数学模型,包含平台本身和环境载荷等模块。研究了平台在静水中和正常作业情况下的动力学方程,给出了低频、高频运动数学模型,研究了水动力导数、风浪流环境载荷作用力和力矩的计算方法。(2)对动力定位系统中状态估计方法进行了研究,介绍了状态估计对象的数学模型以及相对应的状态空间方程式。研究了几种非线性状态估计算法的改进方法:首先研究了扩展卡尔曼滤波;为解决其存在的线性化程度不高的问题,引入了无迹卡尔曼滤波;为解决非高斯逼近、非线性系统的问题,引入了粒子滤波;最后为了弥补标准粒子滤波中重采样带来的样本贫化问题,研究了改进的MCMC粒子滤波,并基于该改进算法对动力定位状态估计进行了仿真和分析。(3)构建了动力定位系统时域仿真系统,包括平台模块、环境载荷模块、运动状态估计模块、控制器模块和推力分配模块。根据评判定位能力好坏的极限风速曲线和推进器利用率曲线两种依据,给出了两种曲线在时域分析中的计算方法,最后对钻井平台进行了时域仿真。(4)以981钻井平台为对象,完成了钻井平台动力定位的时域分析,介绍了平台的基本数据以及推进器参数;给出了不同工况下水动力矩阵以及质量矩阵的数值;最后采用时域分析仿真系统计算出平台的极限风速曲线、推进器利用曲线和时历曲线,并对仿真结果进行了分析。