【摘 要】
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动力定位船舶在海面上通过自身装配的推进器实现定位目标,相比于传统系泊船舶,定位不受水深限制,在深海资源的勘探开发中扮演着重要的角色。动力定位控制算法研究是动力定位船舶定位控制的核心,对动力定位系统的研究和应用有着重要的意义。本文基于智能算法设计了两套动力定位控制系统,并针对“海洋石油201”船舶进行了数值模拟与模型试验工作。本文设计的动力定位控制系统主要由滤波算法、控制算法和推力分配算法构成,采用
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动力定位船舶在海面上通过自身装配的推进器实现定位目标,相比于传统系泊船舶,定位不受水深限制,在深海资源的勘探开发中扮演着重要的角色。动力定位控制算法研究是动力定位船舶定位控制的核心,对动力定位系统的研究和应用有着重要的意义。本文基于智能算法设计了两套动力定位控制系统,并针对“海洋石油201”船舶进行了数值模拟与模型试验工作。本文设计的动力定位控制系统主要由滤波算法、控制算法和推力分配算法构成,采用低通+陷通滤波算法对船舶运动进行滤波处理;以PID控制算法为基础,利用神经网络算法和专家系统设计了两套动力定位控制算法,其中BP神经网络PID控制算法可以在某一区间范围内实现PID参数的自整定,而PID神经元网络专家控制算法则可以在初始PID控制参数的基础上随船舶位置的变化调整PID参数;在推力分配算法方面建立了推力分配问题的目标函数与约束条件,利用遗传算法进行推进器推力分配问题的求解。采用C语言编程对船舶动力定位进行数值模拟,并将数值模拟结果与“海洋石油201”船舶的现场监测结果进行对比分析,验证了本文设计的控制系统的可靠性。利用LabVIEW软件与NI硬件设计了可用于模型试验的动力定位系统,并在天津大学拖曳水池对1:38的“海洋石油201”船模进行模型试验工作,通过分析模型试验结果验证了本文设计的控制系统的可行性及实用性。在多个海况和浪向下利用设计的动力定位控制系统进行数值模拟工作,对数值模拟得到的船舶运动以及推进器的推力和方向角进行分析,探究船舶运动、推进器状态与波浪有义波高、谱峰周期以及环境载荷方向的相关性。
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