本文關(guān)鍵詞：動(dòng)力定位系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制與失效移位研究

  更多相關(guān)文章： 動(dòng)力定位 環(huán)境擾動(dòng) 模型預(yù)測(cè)控制 鉆井平臺(tái) 移位

【摘要】：我國(guó)南海油氣資源總量占全國(guó)的1/3,并且主要集中在500～3000m深水海域,隨著"建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)"、《中國(guó)制造2025》和"2]世紀(jì)海上絲綢之路"國(guó)家戰(zhàn)略的逐步實(shí)施,越來(lái)越多深水作業(yè)的船舶或平臺(tái)將會(huì)配備動(dòng)力定位系統(tǒng)�，F(xiàn)在海洋行業(yè)對(duì)動(dòng)力定位船舶或平臺(tái)作業(yè)的安全性和可靠性要求越來(lái)越高,為了確保動(dòng)力定位船舶或平臺(tái)的作業(yè)安全,必須同時(shí)確保動(dòng)力定位系統(tǒng)的控制精度和一旦發(fā)生動(dòng)力定位系統(tǒng)失效后能及時(shí)、安全、有效地解脫。本文首先建立了動(dòng)力定位系統(tǒng)船舶數(shù)學(xué)模型,按38:1縮小比設(shè)計(jì)、制作了供給船船模用于海洋環(huán)境擾動(dòng)仿真平臺(tái)和預(yù)測(cè)模型控制算法的試驗(yàn)驗(yàn)證,然后搭建了海洋環(huán)境擾動(dòng)仿真平臺(tái)用于預(yù)測(cè)模型控制算法和鉆井平臺(tái)漂移曲線(xiàn)的仿真計(jì)算,并提出了基于狀態(tài)估計(jì)器的模型預(yù)測(cè)控制算法,開(kāi)發(fā)了基于鉆井平臺(tái)漂移和驅(qū)離曲線(xiàn)的深水鉆井船或平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位計(jì)算軟件,并通過(guò)了"海洋石油981"平臺(tái)實(shí)船驗(yàn)證,主要的研究工作包括以下四個(gè)方面內(nèi)容:1、首先描述船舶運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系,并建立了動(dòng)力定位系統(tǒng)船舶數(shù)學(xué)模型,包括船舶動(dòng)力學(xué)模型和船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,按38:1縮小比設(shè)計(jì)、制作了海洋平臺(tái)供給船船模,通過(guò)大量的試驗(yàn)獲得了船模的水動(dòng)力參數(shù),最后基于Matlab搭建了動(dòng)力定位系統(tǒng)船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)仿真、船模試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。2、從船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)研究的核心問(wèn)題——環(huán)境擾動(dòng)切入。為了有效地量化海洋環(huán)境對(duì)動(dòng)力定位船舶或平臺(tái)的作用,分別建立了精確的風(fēng)力、波浪和海流數(shù)學(xué)模型,基于Matlab/Simulink構(gòu)建了海洋環(huán)境風(fēng)力、波浪擾動(dòng)的仿真平臺(tái),綜合研究風(fēng)力、波浪擾動(dòng)的特性以及風(fēng)力、波浪擾動(dòng)對(duì)船舶的作用力/力矩和船舶位置的影響,最后利用所搭建的供給船船模進(jìn)行了水池驗(yàn)證試驗(yàn),驗(yàn)證了所搭建海洋環(huán)境擾動(dòng)仿真平臺(tái)的準(zhǔn)確性、有效性和通用性。3、針對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)中存在狀態(tài)不完全可測(cè)時(shí)的控制問(wèn)題,提出了基于狀態(tài)估計(jì)器的模型預(yù)測(cè)控制算法,實(shí)現(xiàn)了約束條件下的動(dòng)力定位系統(tǒng)精確控制,基于Matlab/Simulink對(duì)有無(wú)約束及有無(wú)狀態(tài)估計(jì)器的模型預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了仿真對(duì)比分析,最后進(jìn)行供給船船模水池試驗(yàn),通過(guò)仿真計(jì)算和船模試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了基于狀態(tài)估計(jì)器的模型預(yù)測(cè)控制算法的有效性和準(zhǔn)確性。4、針對(duì)深水鉆井船或平臺(tái)發(fā)生動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位時(shí)隔水管系統(tǒng)的解脫時(shí)間問(wèn)題,統(tǒng)計(jì)分析了鉆井船或平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位事故數(shù)據(jù),分析了鉆井船或平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位模式,研究深水鉆井船或平臺(tái)在動(dòng)力定位系統(tǒng)失效后的平臺(tái)移位運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)海洋環(huán)境擾動(dòng)仿真平臺(tái)仿真計(jì)算鉆井平臺(tái)漂移曲線(xiàn),建立了深水鉆井船或平臺(tái)隔水管系統(tǒng)緊急解脫界限值的計(jì)算方法,開(kāi)發(fā)了深水鉆井船或平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位計(jì)算軟件,并通過(guò)"海洋石油981"平臺(tái)實(shí)船驗(yàn)證,確保能及時(shí)、有效、準(zhǔn)確地解脫隔水管系統(tǒng),保證了深水動(dòng)力定位鉆井船或平臺(tái)的作業(yè)安全。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)力定位 環(huán)境擾動(dòng) 模型預(yù)測(cè)控制 鉆井平臺(tái) 移位
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U664.82
【目錄】：

• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-34
• 1.1 研究背景及意義13-18
• 1.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介18-23
• 1.2.1 動(dòng)力定位系統(tǒng)定義及組成18-20
• 1.2.2 動(dòng)力定位船舶定義20
• 1.2.3 動(dòng)力定位分級(jí)及要求20-23
• 1.3 國(guó)內(nèi)外動(dòng)力定位控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀23-27
• 1.3.1 國(guó)外動(dòng)力定位控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)動(dòng)力定位控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀25-27
• 1.4 動(dòng)力定位模型預(yù)測(cè)控制研究現(xiàn)狀27-29
• 1.5 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位研究現(xiàn)狀29-31
• 1.6 本文的主要內(nèi)容31-34
• 第2章 動(dòng)力定位船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型34-54
• 2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)34-36
• 2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)36-38
• 2.3 動(dòng)力學(xué)38-45
• 2.4 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型45-47
• 2.5 動(dòng)力定位船舶數(shù)學(xué)模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>47-53
• 2.5.1 動(dòng)力定位船舶數(shù)學(xué)模型47-48
• 2.5.2 動(dòng)力定位船舶試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>48-52
• 2.5.3 船模試驗(yàn)水池及相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)52-53
• 2.6 本章小結(jié)53-54
• 第3章 動(dòng)力定位系統(tǒng)海洋環(huán)境擾動(dòng)建模、仿真與驗(yàn)證54-87
• 3.1 風(fēng)力模型55-65
• 3.1.1 風(fēng)速和風(fēng)向55
• 3.1.2 風(fēng)的時(shí)域仿真55-56
• 3.1.3 風(fēng)力、風(fēng)力矩及系數(shù)的計(jì)算56-57
• 3.1.4 風(fēng)力擾動(dòng)仿真計(jì)算57-64
• 3.1.5 風(fēng)力擾動(dòng)船模試驗(yàn)64-65
• 3.2 波浪力模型65-76
• 3.2.1 隨機(jī)海浪模型65-66
• 3.2.2 波浪響應(yīng)模型66-67
• 3.2.3 波浪力響應(yīng)幅值算子67-68
• 3.2.4 波浪力68
• 3.2.5 波浪擾動(dòng)仿真計(jì)算68-76
• 3.2.6 波浪擾動(dòng)船模試驗(yàn)76
• 3.3 海流模型76-79
• 3.3.1 海流對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響77
• 3.3.2 海流作用于船體的干擾力及力矩77-79
• 3.4 海洋環(huán)境擾動(dòng)仿真平臺(tái)模擬分析79-84
• 3.5 海洋環(huán)境擾動(dòng)船模水池試驗(yàn)84-85
• 3.6 本章小結(jié)85-87
• 第4章 動(dòng)力定位系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制87-113
• 4.1 模型預(yù)測(cè)控制基本原理87-91
• 4.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的處理91-92
• 4.3 基于狀態(tài)方程的預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)92-101
• 4.3.1 狀態(tài)空間預(yù)測(cè)模型93-95
• 4.3.2 滾動(dòng)優(yōu)化95-97
• 4.3.3 反饋校正97
• 4.3.4 約束處理97-99
• 4.3.5 估計(jì)器設(shè)計(jì)99-101
• 4.4 模型預(yù)測(cè)控制器仿真計(jì)算101-107
• 4.4.1 無(wú)風(fēng)靜水下仿真102-104
• 4.4.2 風(fēng)浪綜合擾動(dòng)下仿真104-107
• 4.5 模型預(yù)測(cè)控制器船模試驗(yàn)驗(yàn)證107-112
• 4.5.1 無(wú)風(fēng)靜水下船模試驗(yàn)107-110
• 4.5.2 風(fēng)浪綜合擾動(dòng)下船模試驗(yàn)110-112
• 4.5.3 船模試驗(yàn)誤差分析112
• 4.6 本章小結(jié)112-113
• 第5章 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位分析與計(jì)算113-147
• 5.1 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位事故與模式113-120
• 5.1.1 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位事故113-118
• 5.1.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位模式118-120
• 5.2 動(dòng)力定位能力分析與漂移仿真計(jì)算120-130
• 5.2.1 動(dòng)力定位能力分析120-129
• 5.2.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效漂移仿真計(jì)算129-130
• 5.3 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位隔水管系統(tǒng)130-133
• 5.4 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位分析133-135
• 5.5 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位界限值計(jì)算135-137
• 5.6 動(dòng)力定位系統(tǒng)失效移位界限值軟件開(kāi)發(fā)與實(shí)船驗(yàn)證137-146
• 5.7 本章小結(jié)146-147
• 第6章 結(jié)論與展望147-149
• 6.1 結(jié)論147-148
• 6.2 展望148-149
• 參考文獻(xiàn)149-162
• 攻讀學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表論文162-165
• 致謝165-166
• 作者簡(jiǎn)介166

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙志高,楊建民,王磊,程俊勇;動(dòng)力定位系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r及研究方法[J];海洋工程;2002年01期

2 周利;王磊;;船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)與錨泊輔助動(dòng)力定位系統(tǒng)的時(shí)域模擬比較[J];船海工程;2009年04期

3 史斌杰;吳U営，

本文編號(hào)：933383