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半潜式石油开采平台是深海石油开采的必备装备,也是各国新能源开发的战略焦点。而半潜式平台的作业性能及安全可靠性必须依赖于动力定位系统的定位性能。动力定位系统定位能力的直接体现就是其测控系统的性能是否优越。我国先进海洋装备业起步较晚,对于深水半潜式平台动力定位测控系统的研究刚刚开始,因此本文设计了半潜式平台动力定位测控系统,并在测控系统中设计中大量引入了先进的测试技术及控制技术。论文研究内容及使用的新技术方法如下: (1)根据波浪阶次对平台运动影响效果划分了低频运动模型和高频运动模型,利用半潜式平台小艏摇角线性化方法得出了平台低频运动控制模型。控制模型中环境载荷的计算中引入了Pinkster近场积分理论,计算速度更快,结果精度更高。 (2)测试子系统硬件设计使用了多传感冗余技术、双差分定位测试技术、多总线并行技术,以此为基础构建了DP-3级动力定位测试子系统。测试子系统软件设计基于主流虚拟仪器软件设计技术,并在滤波设计环节引入了 kalman和滚动时域FIR滤波技术。 (3)控制子系统设计中,针对平静海况引入了智能PID控制技术、模糊控制技术、卡尔曼滤波技术设计了基于卡尔曼滤波模糊PID动力定位控制器。针对一般海况利用非线性控制技术、自适应控制技术、预测观测控制技术设计了基于自抗扰控制动力定位控制器。针对极端海况运用最新的模型预测控制技术、预测自校正控制技术设计了基于模型预测的动力定位控制器。最后利用多模式组合控制技术结合以上设计的控制器设计了多模式动力定位控制系统。 根据测试系统测试的环境参数代入推算的平台定位控制模型得到具体控制模型,将具体控制模型参数及定位目标参数导入所设计的各种控制器,通过比较分析实验表明:所设计的动力定位测控系统解算速度快,测控软件更人性化、控制精度、稳定性、环境适应性、控制鲁棒性很好。