鋪管船循跡控制方法研究.pdf

1、隨著海洋油氣資源開發(fā)量越來越大，而管道運輸是油氣運輸?shù)闹饕绞?，因此海底鋪設管道長度也隨之增加。鋪管船是進行海底管道鋪設的重要平臺，目前大多數(shù)鋪管船都加裝有動力定位系統(tǒng)，系統(tǒng)通過船的循跡控制實現(xiàn)管道沿著預設的海底路徑鋪設，同時保證管道的形變不超過安全范圍及完成其它輔助作業(yè)。鋪管船的循跡控制研究可以提高鋪管作業(yè)效率、降低作業(yè)風險、改善經濟效益。本論文主要研究內容如下：
　　 (1)在合理的假設條件下，建立鋪管船的三自由度數(shù)學模型，

2、主要包括運動學和動力學兩部分，同時建立風、浪、流等環(huán)境干擾數(shù)學模型，并采用自然懸鏈線法建立了管道數(shù)學模型。
　　 (2)針對鋪管船作業(yè)特點，將鋪管船循跡分為鋪管作業(yè)循跡和無鋪管作業(yè)循跡兩種類型進行設計，鋪管作業(yè)循跡采用基于LOS方法的低速循跡控制策略，無鋪管作業(yè)循跡采用高速串級循跡控制策略。鋪管船還必須行焊接、棄管等作業(yè)，本文采用動力定位系統(tǒng)航停功能完成鋪管船的定位控制。
　　 (3)采用直接模型參考自適應方法設計動力定

3、位循跡控制器，該方法不依賴精確的數(shù)學模型，可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)對控制器參數(shù)實時調整，并且可以保證系統(tǒng)達到最優(yōu)性能。針對控制器設計要求系統(tǒng)模型幾乎嚴格正實的條件，采用并聯(lián)補償器進行校正，使船舶模型滿足幾乎嚴格正實的條件。
　　 (4)采用帶有加速度負反饋的PID控制算法來處理航停問題，對鋪管船的加速度進行控制，提高航停過程中管道的安全性。
　　 (5)通過計算機仿真對所設計的鋪管船循跡策略進行驗證。仿真結果表明，鋪管船可以保證管