J型铺管船动力定位性能研究

本文对J型铺管船的静、动态动力定位性能开展研究,得到风速包络线和推力使用率,确定了铺管船能够抵抗的极限载荷,以及在作业工况下推力使用情况。在时域中对动力定位的J型铺管船进行了运动模拟,确定了船舶的定位精度,并对铺管作业对定位能力的影响展开研究,研究了以不同角度进行管道铺设时对推力使用率的影响,在时域中研究并比较分析了进行铺管作业船舶的动力定位精度。本文明确了船舶在铺设管线时的动力定位能力,为工程实践提供参考。     

不同浪向下船舶动力定位的动力学分析

参考某动力定位船舶的具体参数和该船的海浪响应幅值算子(RAO),结合该船工作时的具体过程,利用大型水动力分析软件Orca Flex建立了船舶动力定位时的动力学分析简化模型。通过调节不同海况下的浪向,实现了对动力定位船舶在不同浪向下的动力学分析,对海浪作用下船舶的纵荡、横荡和转艏运动进行了数值仿真,得到了不同浪向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浪向,结合计算结果,给出了船舶动力定位的优化设计方案。     

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。     

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。     

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。     

非线性Backstepping算法在船舶动力定位系统控制的应用

船舶的动力定位是指船舶在某些特定工况下,利用推进器和螺旋桨等产生推力和力矩,抵消海风、海浪等因素的干扰作用力和力矩,从而使船舶在海面某一区域保持相对静止。由于海上气象条件和海水深度的影响,传统的锚式系泊定位已经难以满足需求,而船舶动力定位系统的灵活性高、定位精度高、抗干扰能力强,因此应用越来越广泛。本文建立了船舶动力定位系统和干扰因素的数学模型,结合Backstepping非线性控制理论,设计了一种新型船舶动力定位系统的控制策略,并对该动力定位系统的位移控制响应进行了基于Matlab的仿真分析。     

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。     

基于PID算法的船舶动力定位数值模拟研究

船舶动力定位技术可以使船舶,尤其是工程船舶更具有机动性,船舶可以机动灵活地进行机动控制和定位。动力定位发展至今,已经发展了多种定位方法。本文主要针对较为经典的PID控制算法,对船舶进行动力定位控制的时域模拟,计算风、浪、流影响下船舶的动力定位和运动情况,分析各个推进器的推力输出和角度变化,评估船舶动力定位的能力和动力定位的可靠性。     

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。     

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。     

船舶动力定位系统控制器设计研究

船舶在航行过程中,由于受风、海流和波浪等环境因素所产生的力和力矩的影响,致使船舶或平台产生平移和舷向的改变。船舶动力定位系统能够消除环境扰动力对船舶定位精度的影响,本文针对船舶在海上的定位和作业受到海洋环境的扰动力影响,建立动力定位系统控制器数学模型。系统通过采用自抗扰控制器,实时观测船舶运动状况及动力系统的总扰动,并根据系统扰动采用非线性反馈进行补偿。最后通过Matlab仿真验证了控制器具有很强的抗干扰能力。     

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。     

柔性连接装置约束下的相邻浮体动力响应分析

许多海上工程作业中会出现两个或多个浮体相邻作业的情形,如海洋平台组块双船浮托安装等.在波浪作用下,相邻多浮体会发生水动力干扰现象,在特定条件下引起强烈的间隙共振,产生的巨大波浪力会对浮体造成破坏.相邻多浮体之间往往会存在柔性连接,需要考虑多浮体水动力干扰及机柔性连接构件的约束力对浮体运动响应的耦合作用,以及约束力本身对刚性或柔性连接构件的影响.因此,需要建立多浮体耦合的水动力-结构动力模型研究相互连接的海上浮式结构在复杂环境载荷下的动力响应.本文以双船浮托安装作业为背景,开发耦合的水动力-结构动力模型分析平台组块在双船拖运过程中的复杂动力响应.通过结合动态子结构法和静凝聚法,考虑连接构件的柔度,将连接构件的质量和刚度凝聚到构件与双船的连接点处.结合多浮体频域水动力分析,研究双船在柔性构件约束下和复杂水动力干扰共同作用下的运动响应.     

数据挖掘在船舶动力定位自适应模糊控制器设计中的应用

船舶作为海上重要的交通工具,精准的船舶动力定位能够抵抗风浪流等环境因素对船舶的影响,但船舶的航行具有非线性、不确定性等特点。本文将利用数据挖掘得到船舶的控制样本数据,并将其应用于船舶动力定位自适应模糊控制器的设计中,最后通过与PID控制的对比实验说明本文的算法定位能力强,能够抵抗外界环境因素的影响。     

混合动力电动船舶模糊逻辑控制策略

混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力,适用于航线较长且具有随机性的船舶工况,同时对于工程作业船舶工况其可以降低柴油发电机为动力的工程作业船舶柴油机功率,减少燃油消耗与排放。本文分析了上述两种不同船舶工况特点,并针对该工况采用串联式混合动力结构作为船舶动力系统结构并根据工况需求设计了相应的模糊逻辑控制策略。运用MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果表明,所设计串联式混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够在上述两种船舶工况下实现控制要求。     

船舶动力定位系统及其控制技术

为使船舶或作业平台在海上航行或作业时更好地保持航迹或稳定在某一工作水域范围内,对船舶的定位精度提出更高的要求。阐述船舶动力定位系统的定义、组成、工作原理、研究状况及其数学模型等,指出控制技术的快速发展和智能化,使其在动力定位系统中的应用越来越广泛;分析几种不同时期基于不同控制技术的船舶动力定位控制器的原理,阐述船舶动力定位系统未来的发展趋势,从而对今后的研究起到一定的参考作用。     

GEC船舶动力定位系统

近年来,随着海上石油开发及海上作业的发展,需要动力定位的船舶也愈来愈多。英国 GEC 公司在钻井取芯船“Wimpey sealab”和半潜平台“Uncle John”等船上也装上了动力定位。本文介绍了该公司的动力定位系统基本原理、控制系统、主要设备、操纵方式及用途,着重介绍了 GEC 公司所采用的船舶定位方法——声学定位、张紧绳定位、无线电定位。     

高海况下船舶动力定位混合控制器开发

在海洋资源开发中,船舶的动力定位精度至关重要。传统的定位锚泊技术受到海深、洋流、海浪以及海风等多种因素影响,难以达到控制要求。本文提出一种基于改进PID算法、神经网络算法以及模糊控制算法的船舶动力定位混合控制器,设计混合控制器的整体结构,对混合控制器中的改进PID算法控制器、神经网络控制器和模糊控制器进行详细设计和仿真。仿真结果表明,本文设计的船舶动力定位混合控制器能够实现对干扰信号的预测和跟随,且能够适应快速响应控制,因而具有较大的实用性和先进性。     

远海作业锚泊定位大型抓斗船时域耦合分析

在环境复杂、作业水深较大的远海开敞海域进行作业时,大型抓斗船需采用锚泊定位方式,且船体运动响应受风浪影响较大。同时,在抓斗提升和旋转过程中,抓斗运动速度快,提升质量大,抓斗出水时全船所受载荷发生瞬时变化,加上复杂环境载荷的作用,对船舶安全具有很大影响。以适用于远海开敞海域、采用锚泊定位方式的200m3级大型抓斗疏浚船为研究对象,建立了船舶的水动力计算模型,对其运动响应RAO和载荷RAO进行了计算分析。考虑船舶主体、抓斗及锚泊系统之间耦合作用的影响,对抓斗作业时提升和旋转过程中船舶运动响应和锚泊线张力进行时域动力分析,得到了该船动力载荷结果,为后续的设计工作提供基础。     

船舶动力定位模拟器自动定位功能研究与实现

为了自主研发功能完备、扩展性好的船舶动力定位模拟器,分析船舶动力定位模拟器中各个模块的功能,对现有航海模拟器的系统架构进行改进,提出适用于多单元协同仿真的船舶动力定位模拟器系统架构。根据动力定位系统自动定位模式的原理,设计动力定位控制器和推力分配算法,提出使用 Direct2D图形技术来设计动力定位人机交互界面。最后在所设计的动力定位模拟器系统架构下,以1艘动力定位供给船为仿真对象实现在不同海况条件下的自动定位功能和系统信息显示,并验证算法的有效性。