動(dòng)力定位船典型單一故障下運(yùn)動(dòng)預(yù)測研究.pdf

1、近幾年隨著對海洋資源的開發(fā)，很多大型的海洋工程應(yīng)運(yùn)而生，因此對海上作業(yè)船的需求量也越來越多，要求也越來越高。一些大型動(dòng)力定位(DP)船舶，如深海鋪管起重船、半潛式海上鉆井平臺等，對DP的要求從最初的DP1升級為DP3系統(tǒng)。IMO對DP2級以上(含DP2)系統(tǒng)中的船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)測分析做了相關(guān)規(guī)定，即在給定任意的海洋環(huán)境干擾下，要求動(dòng)力定位系統(tǒng)在船舶主要設(shè)備發(fā)生單一故障時(shí)具有能夠預(yù)測船舶運(yùn)動(dòng)趨勢的功能，因此論文的研究具有重要的理論研究和工程應(yīng)用

2、意義。
　　 本文首先通過機(jī)理建模方法建立了水面動(dòng)力定位船通用運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，針對海浪在線計(jì)算的不準(zhǔn)確性，在模型中增加了干擾不確定項(xiàng)，建立了船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)測數(shù)學(xué)模型。針對所建立的船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)測模型，進(jìn)行了三方面的研究。一是給出了模型中需要在線進(jìn)行辨識的水動(dòng)力參數(shù)，即附加慣性矩陣以及阻尼力和阻尼矩矩陣，針對船舶模型中水動(dòng)力參數(shù)的辨識，提出了一種觀測器卡爾曼濾波辨識算法(OKID算法)，利用該方法實(shí)現(xiàn)了對船舶附加慣性矩陣以及阻尼力和阻尼矩矩

3、陣中的水動(dòng)力參數(shù)的在線辨識，并設(shè)計(jì)了驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的可行性；二是對于海洋環(huán)境干擾中的風(fēng)干擾力的計(jì)算采用較準(zhǔn)確的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，認(rèn)為流為均勻流場，將運(yùn)動(dòng)方程中的船體運(yùn)動(dòng)參數(shù)處理成與海流的相對運(yùn)動(dòng)參數(shù)；三是綜合考慮了海洋環(huán)境海浪對船舶運(yùn)動(dòng)造成的影響的不準(zhǔn)確性，在模型中增加了干擾不確定，針對海浪不確定項(xiàng)，本文提出了一種基于灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合預(yù)測算法，建立了用于預(yù)測該干擾力及力矩不確定項(xiàng)的GNNM(3，1)模型，并設(shè)計(jì)了樣本獲取試驗(yàn)，用樣

4、本數(shù)據(jù)對GNNM(3，1)進(jìn)行了訓(xùn)練，使其能用于對海浪干擾不確定項(xiàng)的精確預(yù)測。
　　 其次，研究了偽逆推力分配算法，并針對船舶動(dòng)力定位船舶運(yùn)動(dòng)趨勢預(yù)測功能的要求，對動(dòng)力定位船典型單一故障的進(jìn)行了分析，對典型單一故障導(dǎo)致推進(jìn)器的故障模式，提出了利用推力配置矩陣進(jìn)行故障設(shè)定的方法。綜合考慮推進(jìn)器的故障模式，利用配置矩陣，將控制器控制力合理地分配給無故障的推進(jìn)器，并形成運(yùn)動(dòng)預(yù)測數(shù)學(xué)模型中的控制力。
　　 文章最后建立了船舶運(yùn)動(dòng)