動力定位系統(tǒng)時域分析是動力定位系統(tǒng)的關鍵技術之一,時域分析是通過時域模擬鉆井平臺動力定位過程中位置、艏向的狀態(tài)及各個推進器隨著位置、艏向改變的響應歷程,可為實際工程設計提供參考,有利于進一步有效提高平臺定位精度,因此動態(tài)時域分析在動力定位系統(tǒng)設計中有著重要作用。本文針對動力定位系統(tǒng)模型、狀態(tài)估計方法和時域仿真方法進行了研究,并基于時域分析法,采用Matlab的Simulink模塊,完成了動力定位系統(tǒng)時域分析實例研究;最后以海洋鉆井平臺為研究對象,對其定位能力進行了實例分析。論文主要工作如下:（1）介紹了鉆井平臺動力定位的坐標系和相關數(shù)學模型,包含平臺本身和環(huán)境載荷等模塊。研究了平臺在靜水中和正常作業(yè)情況下的動力學方程,給出了低頻、高頻運動數(shù)學模型,研究了水動力導數(shù)、風浪流環(huán)境載荷作用力和力矩的計算方法。（2）對動力定位系統(tǒng)中狀態(tài)估計方法進行了研究,介紹了狀態(tài)估計對象的數(shù)學模型以及相對應的狀態(tài)空間方程式。研究了幾種非線性狀態(tài)估計算法的改進方法:首先研究了擴展卡爾曼濾波;為解決其存在的線性化程度不高的問題,引入了無跡卡爾曼濾波;為解決非高斯逼近、非線性系統(tǒng)的問題,引入了粒子濾波;最后為了彌... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 動力定位系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 動力定位系統(tǒng)的構成
        1.2.2 狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀
        1.2.3 動力定位時域分析方法的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容與章節(jié)安排
第2章 鉆井平臺動力定位系統(tǒng)中的相關數(shù)學模型
    2.1 坐標系
    2.2 低頻運動數(shù)學模型
    2.3 高頻運動數(shù)學模型
    2.4 環(huán)境載荷模型
        2.4.1 風載荷模型
        2.4.2 浪載荷模型
        2.4.3 流載荷模型
    2.5 本章小結
第3章 動力定位狀態(tài)估計研究
    3.1 狀態(tài)空間模型
    3.2 非線性狀態(tài)估計方法
        3.2.1 擴展卡爾曼濾波
        3.2.2 無跡卡爾曼濾波
        3.2.3 粒子濾波
        3.2.4 改進的MCMC粒子濾波
    3.3 動力定位狀態(tài)估計仿真與分析
    3.4 本章小結
第4章 動力定位時域仿真系統(tǒng)設計
    4.1 時域仿真總體結構
    4.2 時域分析仿真模塊
        4.2.1 平臺模塊
        4.2.2 環(huán)境載荷模塊
        4.2.3 運動狀態(tài)估計模塊
        4.2.4 控制器模塊
        4.2.5 推力分配模塊
    4.3 動力定位時域分析方法
        4.3.1 動力定位時域分析評判標準
        4.3.2 單次定位仿真方法
        4.3.3 極限風速曲線計算方法
        4.3.4 推進器利用率曲線計算方法
    4.4 鉆井平臺動力定位時域仿真
    4.5 本章小結
第5章 鉆井平臺動力定位時域分析實例
    5.1 981平臺主要參數(shù)
    5.2 981平臺工況
    5.3 981平臺動力定位時域分析
        5.3.1 極限風速與推進器利用率曲線
        5.3.2 平臺運動時歷曲線
    5.4 本章小結
總結與展望
    論文研究工作總結
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及學術成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]UKF和PF融合算法在動力定位船舶狀態(tài)估計中的應用研究[J]. 曹園山,孫強.  艦船科學技術. 2017(05)
[2]基于預測判定和無味濾波多目標無源跟蹤算法[J]. 丁樹宇,劉偉峰,文成林.  控制工程. 2016(01)
[3]一種船舶推力分配策略的研究與實現(xiàn)[J]. 班勃,羅巖,葉寶玉,王欽若.  大連海事大學學報. 2015(03)
[4]動力定位系統(tǒng)舵槳組合推力分配研究[J]. 袁偉,俞孟蕻,朱艷.  船舶力學. 2015(04)
[5]動力定位船控位能力計算軟件平臺構建研究[J]. 張法富,劉波,楊輝.  船舶工程. 2015(01)
[6]粒子濾波算法[J]. 王法勝,魯明羽,趙清杰,袁澤劍.  計算機學報. 2014(08)
[7]船舶動力定位關鍵技術研究綜述[J]. 吳德烽,楊國豪.  艦船科學技術. 2014(07)
[8]海工船動力定位能力分析系統(tǒng)研究與應用[J]. 李軍,方泉根,龔少軍.  中國航海. 2014(01)
[9]動力定位系統(tǒng)推力分配非線性最優(yōu)化研究（英文）[J]. 劉長德,孫強,魏納新,劉正峰.  船舶力學. 2013(12)
[10]海洋工程船推力分配策略[J]. 祝慶慶,俞孟蕻,盧佳佳,韋華.  艦船科學技術. 2013(05)

博士論文
[1]粒子濾波改進算法及其應用研究[D]. 曹蓓.中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所) 2012

碩士論文
[1]動力定位船舶位置參考系統(tǒng)的信息融合[D]. 王權權.大連海事大學 2014
[2]半潛式平臺混合式定位系統(tǒng)定位能力研究[D]. 陳靜.哈爾濱工程大學 2013
[3]動力定位推力系統(tǒng)水動力干擾研究[D]. 張申.上海交通大學 2011



本文編號：3164070