动力定位控制系统和运行实践

本刊1979年第4期曾载文介绍了英国GEC公司的船舶动力定位系统。本文是该公司的R·邦德在英国造船学会“船舶动力定位与系泊系统电气设备”会议上发表的一篇论文,对动力定位控制系统的理论和实践做了较充实的论述,现将我刊以前尚未介绍过的内容摘译出来,供参阅。     

英国GEC公司海上航行补给装置

GEC公司针对目前以恒张力原理为基础的补给装置存在着固有振荡的趋势,充分考虑了两船在靠近航行时所引起的干涉影响。为了适应在恶劣海况下(6—7级海况)工作,GEC 公司研制了一种带测量索的受控张力系统。本文系根据英48家集团来华技术座谈资料编写的,比较系统地介绍了GEC 公司这种海上横向补给装置的组成(包括发送臂、接收臂、液压动力和控制系统各部分)以及其主要技术性能参数。最后扼要地介绍海上补给技术在沿海石油工业上应用的发展前景,以及 GEC公司在该方面的有关装置。     

船舶动力定位系统数学模型参数辨识方法研究

船舶动力定位是深海开发的关键技术之一,随着海上油气生产向深海的发展,对应用于船舶动力定位系统的船舶数学建模也提出更高的要求。首先介绍船舶动力定位系统的意义及其应用的数学模型,然后针对船舶及推进器动力学数学模型的辨识与建立过程进行详细介绍,最后讨论船舶外界环境扰动建模的策略。     

不同风向和风速下动力定位船舶的动力响应分析

海上作业的海洋结构物须有良好的定位能力以方便各种工程的实施,为了实现高精度、不受水深影响的定位,越来越多的深海作业船舶倾向于安装动力定位系统。本文参考了某动力定位船舶的船型参数与船体响应幅值算子,利用OrcaFlex水动力软件模拟计算不同风向、风速下的动力定位船舶动态响应运动情况、推进器的反力和反力矩,实现了对动力定位船舶在不同风向下的动力学分析,得出不同风向和风速对船舶动力定位精度的影响,确定了船舶动力定位时的最佳风向并提出了若干工程建议,有助于船舶动力定位的优化设计及保证海上安全作业。     

基于模糊控制理论的船舶动力定位试验平台设计

动力定位是指船舶利用推进器和螺旋桨等产生作用力,在控制系统的指令下抵消海上干扰因素的作用力和力矩,使船舶或作业平台悬停在海域内某特定位置,在远洋勘测、海上补给等方面有重要的应用。模糊控制是一种有效的自适应控制技术,本文建立了船舶的运动学模型,并基于自适应模糊控制理论设计和开发了一种船舶动力定位试验平台,对试验平台的动力定位原理和结构进行详细介绍。本研究对改善船舶的动力定位系统,提高船舶的稳定性有重要价值。     

船舶动力定位关键技术研究综述

船舶动力定位系统能够有效解决海洋环境复杂多变导致船舶难以安全进行海上定点作业的问题,使海上定位操作船舶具有不受水深限制、快速投入或撤离作业点的优势,提高船舶的机动性和精确性。本文首先介绍船舶动力定位系统的结构组成和工作原理;而后总结归纳国内外关于船舶动力定位系统所涉及的几个关键技术研究现状,包括控制系统控制器设计、推力系统推力分配算法、测量系统滤波与数据融合技术;最后,讨论船舶动力定位几个关键技术的发展趋势。     

神经网络算法在船舶动力定位系统中的应用

随着计算机技术在各个领域的不断应用,传统的优化算法得到了极大的提高。目前,以神经网络算法、人工智能等为代表的计算机辅助优化已经成为了业内人士的研究重点。船舶的动力定位是指船舶不再依靠传统的锚泊式海上定位,而是利用自身的推动力使船舶抵消来自海浪、海风等的干扰作用力,使船舶在海面上保持相对的平衡。为了提高船舶动力定位的精度与稳定性,本文结合神经网络算法,在船舶动力定位函数模型的基础上开发了新型的动力定位控制系统,并详细介绍了该系统。     

粒子群优化算法在船舶动力定位模拟器推力系统中的应用

随着人类社会与生产力的发展,陆地资源已经难以满足人们的需求,海上自然资源的开发和利用成为了当前各个国家的发展重心。深海资源的有效开发与利用依赖于良好的船舶定位技术,传统的锚链锚泊定位精度差,稳定性差,难以满足船舶与海上平台的作业要求。船舶动力定位技术具有良好的精度和灵活性,成为业内研究的热点。本文针对船舶动力定位模拟器推进系统,采用了粒子群优化算法研究了推进系统的动力分配问题,并进行了动力定位模拟器推力系统的性能仿真,有利于改善船舶的海上动力定位效果。     

基于模糊理论的船舶动力定位模拟器控制系统设计

随着陆地资源的枯竭,人们对远洋和深海资源的开发程度不断提高,海上舰船和作业平台的定位方式也成为重点研究内容。传统船舶采用锚泊式定位,定位稳定性和精度相对较差,船舶的动力定位方式借助自身推进器产生的动力抵消海浪等作用力,使船舶保持相对稳定。控制系统是船舶动力定位的关键,本文以船舶的动力定位模拟器为研究对象,采用模糊理论等先进控制算法对该控制系统进行了改进,从而提高了动力定位控制系统的控制精度与效率。     

神经网络在船舶动力定位模拟器控制系统中的应用

随着近海资源日渐枯竭,远洋自然资源的开发和利用技术成为了研究热点。远洋水域深度较大,船舶在采用传统的锚泊式定位时会发生走锚等问题,因此,必须采用动力定位技术。船舶动力定位系统由位置测量、控制器和推进器3部分组成,可以实现精准可靠的海上定位,对船舶和海上作业平台有重要意义。动力定位模拟器是船员进行动力系统操作培训的重要设备,本文结合神经网络算法和相应的数学模型,设计和开发了船舶动力定位模拟器的控制系统。     

海上作业多用途工作船自动控制系统(一)——动力定位系统的控制与冗余技术

海上作业多用途工作船是为适应海洋石油开发而出现的一种特殊类型船,其中动力定位系统是最重要的控制装置。由于船舶在海上受各种无规律运动的海浪、风、水流等影响,定位控制难度很大。本文介绍动力定位控制系统的原理和优化控制的方法,并介绍冗余技术在动力定位系统中的应用。     

船舶动力定位系统的自适应控制研究

船舶和海上作业平台在海上特定位置工作时,必须具有较高的定位精度,锚泊式船舶定位受到锚链长度和锚钩抓地作用力的影响,在干扰作用力(海浪、海风和洋流等)作用下,定位精度不高。船舶的动力定位系统包括测量模块、动力分配模块、控制模块等,通过控制器分配船舶自身的动力,使干扰作用力和自身推进力相抵消,提高船舶或海上作业平台的定位精度。本文针对船舶的动力定位系统的定位原理,通过建立干扰力模型和船舶运动模型,设计了一种基于自适应模型控制技术的动力定位控制器。该控制器相对于传统控制器具有更高的控制精度和更短的效应时间,并在实际应用中取得了良好的效果。     

非线性估计滤波器在船舶动力定位系统的应用

随着人类对海洋资源开发规模的不断提高,远洋航运和远洋资源开发成为国民经济中的重要组成部分,由于传统的船舶抛锚系泊方式具有海上定位精度差、成本高、稳定性差等缺点,难以满足远洋舰船的海上定位需求。动力定位技术是利用舰船四周的推进器和船舶动力控制器等装置,产生具有一定方向和大小的推进作用力,抵消海风、海浪等干扰作用力和力矩,使船舶的定位精度和稳定性显著改善。本文的研究对象是船舶动力定位系统,详细介绍了一种非线性估计滤波器的工作原理,并研究了该滤波器在舰船动力定位系统的应用。     

船舶动力定位系统控制技术的发展与展望

船舶动力定位是深海开发的关键技术之一，随着海上油气生产向深海的发展，动力定位系统会更受重视，对控制技术也会提出更高的要求。本文简要介绍了动力定位控制技术的发展过程以及一些代表性的控制技术在动力定位中的应用，包括PID控制，最优控制，模型参考自适应控制，反步法，模糊控制，神经网络等，最后对动力定位控制技术的发展热点做了展望。     

动力定位船舶循迹控制海上实测与数值模拟研究

提出了一个铺管船动力定位的海上监测方案,对某船舶运动和环境载荷进行了实时监测。实测结果表明该方案的合理性以及该船舶具有良好的动力定位循迹控制能力;应用PID控制算法对铺管船动力定位进行数值模拟,并将海上实测结果与数值模拟结果进行对比分析,两者具有较高的吻合度。     

船舶动力定位系统的应用与实践

船舶动力定位系统近年来在国外发展迅猛，军民用特种船舶上均获得了日益广泛的应用。在我国也引起了重视，国内第一艘自行设计设置动力定位系统的无限航区大型船舶是远洋科学考察船“大洋一号”。该船配备动力定位系统后，成为达到国际先进水平的现代化远洋科学考察船，也为我国船舶动力定位技术的实际应用与不断发展迈出了极为重要的一步。本文较系统地介绍了船舶动力定位系统的组成、功能、设计要求，并以“大洋一号”船为例，较详细地介绍了动力定位系统的论证、设计、主要设备选型、系统调试、以及试验试航的结果，对于国内船舶动力定位系统的应用与发展有一定借鉴意义。     

船舶动力定位系统的组成与功能

船舶动力定位系统的应用近年在国外发展迅猛，在国内也引起了愈来愈多的关注。“大洋一号”船于去年增设了动力定位系统，成为国内第一艘自行设计设置动力定位系统的无限航区大型船舶,介绍动力定位系统的组成与功能，对于动力定位在国内军、民船中的应用与发展有一定参考价值。     

海峡两岸海上直航挂旗模式

海峡两岸海上直航涉及诸多方面，船舶挂旗方式是其中的一个敏感问题。船舶挂什么旗表明船舶登记什么船籍，船籍则影响到航线定位和进出对方港口的挂旗方式。如何妥善解决这个难题，寻求海峡两岸都能接受的挂旗方式，福建沿海地区与台湾3大离岛海上直航船舶挂公司旗的成功实践，为今后海峡两岸海上全面直接“三通”提供了一种可供借鉴的模式。     

基于遗传算法的船舶横向运动水动力参数辨识的研究

随着海上资源开发与航运物流的发展,海上舰船的动力性能和载重量也不断提高。其中,船舶的动力性能直接决定了船舶的航行安全,对船舶动力性能进行分析和优化有重要的意义。本文研究的主要内容是船舶运动水动力参数的辨识,采用基于遗传算法的参数辨识方法,并详细介绍了该基于遗传算法的横向运动力参数辨识的过程,具有重要的意义。     

浅谈平台供应船DP模式靠泊海上设施

近年来,伴随动力定位系统在不同类型船上的广泛运用,因系统误操作或参数设置不适合当时作业环境造成的险情或安全事故频发。为更好地操作船舶动力定位设备,实现平台支持船的安全靠泊,本文结合动力定位船舶实际操作为例,归纳、总结、提炼了平台供应船的操纵性能、靠离海上设施的操作和如何更好地利用动力定位系统完成靠泊海上设施的做法和经验。