船舶动力定位系统

船舶动力定位技术在航运业具有举足轻重的地位.介绍动力定位技术的发展历史,系统的结构组成、工作原理和工作模式,提出了动力定位技术的研究热点.     

船舶动力定位系统简介

在各类海洋工程船舶中有一个基本相同的设备配置,就是都具有动力定位系统(DYNAMIC POSITIONING SYSTEM,简称DP)。我公司在1994年购入的工作船“华发”轮,是我国唯一的配有较旧型动力定位系统的船舶。现对船舶动力定位系统作一介绍,作为抛砖引玉。     

船舶动力定位系统控制器的设计

提出了完整的基于船舶运动数学模型的动力定位系统，并且提供了定点控制和跟踪控制两种控制方法，在跟踪控制中引入船舶运动的参考轨迹模型。应用基于卡尔曼滤波的状态观测器得到控制所需的船舶低频信号，控制器的设计采用了考虑积分作用环节的改进LQG算法，同时引入前馈以补偿风力作用以及参考轨迹模型带来的影响。最后控制器的性能通过系统的仿真得到验证。     

浅析船舶动力定位系统的控制技术

动力定位系统作为一种闭环控制系统,其通过测量系统检测船舶实际位置和目标位置之间的偏差,然后依照环境外力的影响计算出促使船舶回归目标位置需要的推力,对整条船的各种推进器分配推力,推进器产生一定的推力以后与风、浪、流等外力干扰相抗衡,从而确保船舶顺着确定的航道航行。文中首先简要介绍了船舶动力定位系统的组成部分及工作原理,然后分析了PID控制技术,LQG控制技术,模糊控制技术,神经网络,DRNN神经网络等,最后展望了船舶动力定位系统控制技术的发展。     

船舶动力定位系统的数学模型

阐述了船舶动力定位系统的发展，给出了完整的动力定位系统的船舶低频与高频运动、推力器、风、浪、流等数学模型，最后给出了综合运动模型。     

船舶动力定位系统设计及试验研究

本文把自适应卡尔曼滤波器理论和最优控制理论应用于典型的船舶动力定位系统。它是基于线性化的船舶运动方程,通过自适应卡尔曼滤波器对船舶在风、浪、流的作用下的高频运动和低频漂移分别进行估计,以保证定位控制仅仅对船的低频漂移进行补偿。本系统中的自适应滤波能自动适应海况的变化,以保证估计参数的精确。该系统设计已在中国船舶科学研究中心耐波性水池通过模型试验进行了验证。     

船舶动力定位系统级故障诊断技术

针对松散耦合的船舶动力定位系统分布式体系结构，提出了一种基于改进的二值PMC模型约分布式系统级故障诊断算法。采用自诊断与互诊断相结合的方法，给出了分布式诊断算法、图论模型、诊断内容及算法中使用的报文种类、故障向量。基于软件故障注入思想设计了四种故障，并对该算法进行了诊断验证。结果表明：改进的PMC模型适用，所提出约分布式系统故障诊断算法正确，故障诊断与验证应用程序可靠、实用。     

船舶动力定位系统参数辨识方法的研究

根据船舶动力定位控制系统设计的需要,针对水面舰船三自由度动力定位系统的结构和组成原理,提出了水面舰船动力定位控制系统模型参数的离线最速下降寻优的辨识方法,它既能节约系统模型参数的辨识时间,又能减少试验费用,从总体上提高了动力系统研制过程的工作效率。     

分布式系统级故障诊断算法在船舶动力定位系统中的应用

为解决船舶动力定位多处理机系统的故障诊断问题，在分析实际系统总体结构的基础上，确定了系统故障测试关系图，提出了一个基于改进型二值PMC测试模型的分布式系统级故障诊断算法（SELF算法），详细介绍了算法中的报文种类、故障向量与算法描述；最后，采用软件故障注入法对诊断算法与模型进行了故障诊断验证。结果表明：模型适用、算法正确，所开发的分布式系统级故障诊断软件包可靠、实用。     

船舶动力定位系统的使用

随着计算机的应用领域不断扩大,船舶动力定位系统,被逐渐广泛地应用在一些工程船和海洋调查船上。这些船舶在作业中对于保持船位的要求特别高。最近几年,在一些新造的港作船和大吨位的客滚船上也装有动力定位系统。本文以“大洋一号”为例介绍动力定位系统的使用。“大洋一号”远洋科学考察船于2002年进行现代化增改装时,增加了一套动力定位系统,自2003年开始,一直应用在海洋调查作业中。1“大洋一号”船动力定位系统简介动力定位系统由测量系统、控制系统和推进装置组成。控制系统接受测量系统发出的位置信息和环境力信息,通过计算机自动控…     

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。     

船舶动力定位系统设计及150安装试验

近年来,为了深海油气勘探和作业,船舶动力定位系统也日益广泛地应用在海洋工程船上。本文针对船舶动力定位系统的设计、安装、试验和培训进行分析和归纳,对海洋工程船舶及特种船舶具有参考价值。     

无线传感器网络WSN在船舶动力定位系统中的应用

船舶动力定位系统是一种船舶位置与动力控制系统,能够根据海浪、海风等外界干扰条件,协调船舶的推进系统、导航系统,自动修正船舶的当前位置,保持船舶姿态和航向的稳定,确保船舶能够按照正确的航线行驶。船舶动力定位系统的关键在于正确估计船舶的当前位置,在这种情况下,传统使用的GPS、北斗等卫星定位系统精度较低,难以实现船舶灵活、快速、高精度的调整与控制动作。本文提出一种基于无线传感器网络WSN的船舶动力定位控制模型,利用传感器网络测量外界风力、风向,结合当前船舶的行驶航向,利用数学模型估计船舶的偏移量,进而进行智能的控制。通过仿真实验表明,相比于传统方法,本文提出的方法能够以较低的实现代价,实现较高的动力定位精度,具有较高的实用价值。     

6000HP平台供应船动力定位系统简介

本文从船舶动力定位的概念和基本原理出发,简要介绍其组成、工作方式和现行几种形式,并以6 000 HP平台供应船为实例,介绍了入DNV船级的二级动力定位系统,包括规范要求、系统构成、对电站要求的几个模式和注意事项等。     

“大洋一号”船舶动力定位系统的调试与试验

船舶动力定位系统的应用近年来在国外发展迅猛，在国内也引起了愈来愈多的关注。我国的“大洋一号”船于去年增设了动力定位系统，成为达到国际先进水平的现代化远洋科学考察船。介绍该船动力定位系统调试要点与试验结果，供国内船舶动力定位系统的应用与发展参考。     

我国最高级别的船舶动力定位系统研制成功

日前,国家高技术船舶科研专项重点项目＂DP3动力定位系统研制＂项目在哈尔滨通过工信部验收。由中国工程院多位院士及同内相关领域著名专家组成的专家组对项目取得的成果给予了高度评价。专家们认为,这套系统在我国最高级别船舶动力定位系统领域取得重大工程化突破,打破国外垄断,填补了国内船舶动力定位系统领域空向,实现了＂零的突破＂,是我斟在最高级别动力定位系统领域取得的重大工程化突破。该项目是由哈尔滨工程大学作为总体设计、技术主体和系统集成的牵头单位,海洋石油工程股份公司作为海上实船试验的责任单位,中国船舶T业集团第708研究所作为DP船设计单位,武汉船用机械有限公司作为大功率全回转推进器研制单位,中国船级社作为认证机构,组成＂国家队＂开展研制工作,历时4年协同创新取得的重大成果。     

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数学建模和定位控制器仿真研究

传统船舶动力定位系统控制器,更注重定位的鲁棒性,忽略了外界因素对船舶动力系统定位的干扰,导致船舶定位控制器抗干扰能力弱,因此针对这一问题,提出船舶动力定位系统的数学建模和定位控制器仿真研究。考虑船舶运动状态及其运动过程中受到的影响因素,建立船舶动力定位系统数学模型;采用内部扰动处理,设置定位控制器控制算法,在Matlab仿真平台,完成船舶动力定位系统控制器仿真。实验结果表明,与传统船舶动力定位系统控制器相比,本文船舶动力定位系统控制器,在较大的环境干扰下,依然具有很强的抗扰能力。     

船舶动力定位系统的一增广非线性观测器设计

滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用。本文在文献[1]的基础上，为船舶动力定位系统设计了一增广非线性状态观测器，其稳定性通过李亚普诺夫方法得到了证明。该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证。     

动力定位系统(DPS)船舶的产生、发展及在海洋石油勘探、开发、生产等阶段的应用

动力定位系统(Dynamic Position System简称DPS)是一种先进的船舶操纵控制系统。该系统通过测量设备(传感器)得到船舶运动的姿态信息和环境信息，利用计算机完成复杂的控制计算，向辅助推进系统发出推力和力矩指令，用于抵抗船舶所受到的风、波浪和海流干扰力作用，从而完成船舶纵向、横向和首向三个自由度的运动控制。