【摘要】：動力定位系統(tǒng)在設計過程中,通常只將水平面內的三自由度運動(橫蕩、縱蕩和首搖)作為控制目標,但是對于水線面較小的海洋結構物,例如半潛平臺,由推進器推力和波浪聯(lián)合作用所產生的橫搖和縱搖在部分海況下較為明顯,對人員的生活和操作以及平臺的生產效率和安全都會產生一定的影響。國內外關于半潛平臺的五自由度運動控制所開展的研究較少,現有的研究提出了相關的控制模型,但是關于橫縱搖運動的機理卻少有涉及。因而,本論文將提出一種新的控制策略,本策略在原有的三自由度控制策略的基礎上,添加橫搖和縱搖的角度、角速度和角加速度作為補充的參考變量。首先,對橫縱搖運動加劇的原因進行簡單總結,并提出推進器推力使橫縱搖運動加劇的四種模式;其次,結合新提出的控制策略,基于現有的內部程序的基礎上,對程序進行二次開發(fā),對半潛平臺的五自由度運動進行時域模擬,檢驗該策略的控制效果;最后,將五自由度情況下的定位效果與三自由度情況下的定位效果進行比較,以檢驗五自由度控制策略對于三自由度定位精度的影響,并且依據時域模擬的結果,對控制策略做出相應的修改和微調。通過對比發(fā)現,新提出的五自由度控制策略對于平面三自由度的定位效果影響較小,同時對于橫搖和縱搖的抑制較為明顯。
[Abstract]:In the design of a dynamic positioning system, only three degrees of freedom (swinging, swinging and swaying) in the horizontal plane are usually used as control targets, but for offshore structures with smaller waterlines, such as semi-submersible platforms, The rolling and pitching produced by the combined action of thruster thrust and wave are obvious in some sea conditions, which will have a certain impact on the life and operation of the personnel, as well as the production efficiency and safety of the platform. There are few researches on the motion control of semi-submersible platform with five degrees of freedom at home and abroad. The existing research has put forward the relevant control model, but the mechanism of rolling motion is seldom involved. Therefore, a new control strategy is proposed in this paper. Based on the original three-degree-of-freedom control strategy, the angle of roll and pitch, angular velocity and angular acceleration are added as supplementary reference variables. First of all, the causes of the acceleration of rolling motion are summarized, and four modes of thruster thrust are put forward. Secondly, combined with the new control strategy, based on the existing internal procedures, The program is redeveloped to simulate the motion of the semi-submersible platform with five degrees of freedom in time domain to test the control effect of the strategy. Finally, the positioning effect under the condition of five degrees of freedom is compared with that under the condition of three degrees of freedom. In order to test the effect of the control strategy of five degrees of freedom on the positioning accuracy of three degrees of freedom, the control strategy is modified and fine-tuned according to the results of time domain simulation. Through comparison, it is found that the new five-DOF control strategy has little effect on the positioning effect of plane three-degree-of-freedom, and the suppression of rolling and pitching is more obvious.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.82

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本文編號：2238523