發(fā)布時間：2021-05-17 05:14

　　海洋中存儲著大量的石油資源,隨著人類對石油需求量的快速增加,研究海上石油開采技術(shù)就顯得愈加重要。傳統(tǒng)海上石油鉆井平臺使用錨泊定位的方式,適合淺水區(qū)作業(yè)。但隨著水深的增加,錨鏈的成本會提高,定位精度也會降低。本文采用動力定位技術(shù),其定位精度不受水深影響。鉆井平臺在海洋中受到環(huán)境干擾時會偏離設(shè)定位置,控制系統(tǒng)根據(jù)測量值和設(shè)定值的偏差,計算出讓平臺回到設(shè)定位置所需的推力,最后采用推力分配算法確定每個推進器的相關(guān)參數(shù),從而使平臺穩(wěn)定在設(shè)定艏向和位置上。本文以非線性鉆井平臺模型為研究對象,提出了基于多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的動力定位控制方法,并與傳統(tǒng)的PID優(yōu)化控制,和既需要被控對象精確機理模型又需要精確干擾測量的反步法優(yōu)化控制相比較,在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上給出各自的優(yōu)缺點。本文主要工作包括以下幾點:1.建立鉆井平臺數(shù)學模型。根據(jù)動力定位系統(tǒng)的要求,建立縱蕩、橫蕩和艏搖三自由度的平臺模型,包括低頻和高頻運動模型。分析風、浪和流等外界擾動對平臺的影響,并為它們創(chuàng)建數(shù)學模型。2.設(shè)計卡爾曼濾波器。平臺高頻運動不會改變平均位置和艏向,而低頻運動會使平臺產(chǎn)生偏移,所以為了降低推進器的損耗,需要剔除高頻信號的影響。... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 動力定位系統(tǒng)簡介
        1.2.1 動力定位系統(tǒng)的功能
        1.2.2 動力定位系統(tǒng)的組成
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)外控制算法研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)外推力分配算法研究現(xiàn)狀
    1.4 課題的主要內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第二章 動力定位系統(tǒng)數(shù)學模型
    2.1 運動坐標系及坐標變換
    2.2 操縱方程
    2.3 平臺運動模型
        2.3.1 低頻運動模型
        2.3.2 高頻運動模型
    2.4 環(huán)境干擾模型
        2.4.1 風的模型
        2.4.2 浪的模型
        2.4.3 流的模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 卡爾曼濾波器設(shè)計
    3.1 卡爾曼濾波原理
        3.1.1 卡爾曼濾波簡介
        3.1.2 卡爾曼濾波原理
    3.2 動力定位系統(tǒng)卡爾曼濾波器設(shè)計
    3.3 濾波結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 動力定位系統(tǒng)控制器設(shè)計
    4.1 單純形法
        4.1.1 單純形法原理
        4.1.2 改進單純形法
    4.2 PID控制器
        4.2.1 PID簡介與仿真
        4.2.2 PID控制分析
    4.3 反步法控制器設(shè)計
        4.3.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論
        4.3.2 反步法簡介
        4.3.3 控制器設(shè)計
        4.3.4 反步法控制分析
    4.4 多維泰勒網(wǎng)控制器設(shè)計
        4.4.1 多維泰勒網(wǎng)簡介
        4.4.2 控制器設(shè)計
        4.4.3 多維泰勒網(wǎng)控制分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于模擬退火的推力分配研究
    5.1 推力分配數(shù)學模型
        5.1.1 推進器的選擇與安裝
        5.1.2 推力分配目標
        5.1.3 推力分配約束條件
        5.1.4 推進器的禁區(qū)與死區(qū)
    5.2 基于模擬退火的推力分配研究
        5.2.1 模擬退火算法
        5.2.2 推力分配研究
    5.3 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)仿真平臺設(shè)計
    6.1 動力定位系統(tǒng)仿真平臺設(shè)計
    6.2 無一階波浪干擾力仿真實驗
        6.2.1 PID控制器仿真
        6.2.2 反步法控制器仿真
        6.2.3 多維泰勒網(wǎng)控制仿真
        6.2.4 控制效果對比
    6.3 仿真對比實驗
        6.3.1 功能介紹
        6.3.2 對比實驗
        6.3.3 極限實驗
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要工作與結(jié)果總結(jié)
        7.1.1 主要工作
        7.1.2 結(jié)果總結(jié)
    7.2 下一步工作展望
致謝
參考文獻
發(fā)表論文列表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]海洋石油981平臺動力學仿真教學系統(tǒng)開發(fā)[J]. 劉秀全,陳國明,馬秀梅,暢元江.  實驗技術(shù)與管理. 2017(12)
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[5]基于模擬退火算法求解VRPSPDTW問題[J]. 王超,穆東.  系統(tǒng)仿真學報. 2014(11)
[6]基于小波和多維泰勒網(wǎng)動力學模型的金融時間序列預測[J]. 周博,嚴洪森.  系統(tǒng)工程理論與實踐. 2013(10)
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博士論文
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碩士論文
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[2]打擊靜態(tài)目標面對稱巡航導彈飛行的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制[D]. 劉希鵬.東南大學 2017
[3]基于多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制的固定翼飛機飛行三維仿真[D]. 胡春鵬.東南大學 2017
[4]不規(guī)則路面坦克高速行進間發(fā)射的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制及外彈道仿真[D]. 李東曉.東南大學 2017
[5]打擊靜態(tài)目標的軸對稱巡航導彈飛行的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制研究[D]. 夏凌晨.東南大學 2016
[6]飛機飛行的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制研究與仿真[D]. 周煜.東南大學 2016
[7]坦克高速行進間發(fā)射的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制研究與仿真[D]. 金濤.東南大學 2016
[8]艦船減搖的多維泰勒網(wǎng)優(yōu)化控制研究[D]. 楊楊.東南大學 2016
[9]BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制在船舶動力定位系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 周春光.大連海事大學 2016
[10]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的減搖鰭模糊控制器設(shè)計[D]. 孫帥.大連海事大學 2016



本文編號：3191149