半潛式深海平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)推力分配策略的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的飛躍發(fā)展,人類對于能源的需求消耗越來越多,陸地和近海領(lǐng)域能源被開采殆盡,而深海領(lǐng)域蘊(yùn)藏著豐富的資源,深海鉆井平臺(tái)在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。面對深海復(fù)雜的海況鉆井平臺(tái)要保持其定位精度以完成采油任務(wù),傳統(tǒng)的錨泊技術(shù)已經(jīng)無法滿足深海作業(yè)的定位要求,越來越多的海洋平臺(tái)采用動(dòng)力定位系統(tǒng)。
　　動(dòng)力定位系統(tǒng)利用自身推進(jìn)器產(chǎn)生的推力,有效產(chǎn)生力矩和反力矩以抗衡外界力和力矩以保持平臺(tái)定位。推力分配問題實(shí)質(zhì)上是求解非線性方程組最優(yōu)解的問題,即

2、在滿足一定的約束條件基礎(chǔ)上,在眾多組合中尋找每個(gè)推進(jìn)器最適當(dāng)?shù)耐屏Ψ岛头较?使其達(dá)到推進(jìn)系統(tǒng)能耗最優(yōu)和誤差最優(yōu)的目標(biāo)。本文以半潛式深海平臺(tái)為研究對象,主要對推力分配策略進(jìn)行研究和比較。
　　首先針對鉆井平臺(tái)具體對象,對外界風(fēng)浪流載荷、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型等進(jìn)行分析。同時(shí)根據(jù)半潛式海洋平臺(tái)的動(dòng)力定位系統(tǒng)的特殊性,闡述深海鉆井平臺(tái)推進(jìn)器的選型、布置并分析其原因,并描述推進(jìn)器與平臺(tái)之間的推力特性。
　　然后結(jié)合半潛式深海平臺(tái)推進(jìn)器配置方

3、案,重點(diǎn)分析在此配置方案下的推力分配策略。采用序列二次規(guī)劃法進(jìn)行推力最優(yōu)分配,推力分配目標(biāo)旨在最小化推力系統(tǒng)的能耗和推力誤差,同時(shí)考慮推進(jìn)器的推力區(qū)域、推力極限等約束,并實(shí)現(xiàn)對推力區(qū)域的線性化處理,通過仿真結(jié)果指出序列二次規(guī)劃算法的不足,其對初值的依賴性強(qiáng),結(jié)果不穩(wěn)定,易陷入局部最優(yōu)。
　　最后根據(jù)動(dòng)力定位系統(tǒng)推力系統(tǒng)的基本要求,以及推力分配問題在近年來研究現(xiàn)狀,深入了解比較各種優(yōu)化算法的優(yōu)劣,在此基礎(chǔ)上提出基于量子粒子群算法的推