船舶起重作業(yè)時(shí)動(dòng)力定位控制方法研究.pdf

1、中國各海域油氣項(xiàng)目的開發(fā)，需要大量的海上工程配套設(shè)施的供應(yīng)。我國海洋工業(yè)開始于上世紀(jì)60年代，目前，很多設(shè)備的使用壽命已經(jīng)到期。以上提出的兩種因素導(dǎo)致了起重船的需求量大增。
　　 起重船是裝有動(dòng)力定位系統(tǒng)的特種作業(yè)船舶，主要負(fù)責(zé)海上建筑的安裝和建造，是海上工程設(shè)施建造過程中不可或缺的重要部分。起重作業(yè)時(shí)需要大量的人力資源，并且在起重操作過程中可能發(fā)生人員傷害問題，安全問題是起重操作的重中之重。良好的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)能夠提高定位精

2、度，保證起重船作業(yè)時(shí)船舶的平穩(wěn)性和安全性，提高作業(yè)效率。
　　 本文以海洋環(huán)境(海風(fēng)、海浪和海流)擾動(dòng)模型為基礎(chǔ)，建立起重船運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。分析了起重作業(yè)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響，將起重船作業(yè)分為四部分，分別為起重船空載定位、起重船負(fù)載起吊、起重船負(fù)載旋轉(zhuǎn)、起重船負(fù)載下放。針對(duì)起重船作業(yè)的特點(diǎn)，在起重船水平面三自由度模型的基礎(chǔ)上，研究了起重船作業(yè)時(shí)縱搖運(yùn)動(dòng)和垂蕩運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 給出無源非線性狀態(tài)估計(jì)器設(shè)計(jì)的前提條件，應(yīng)用無

3、源非線性狀態(tài)估計(jì)器，估計(jì)了起重作業(yè)時(shí)船舶運(yùn)動(dòng)低頻位置、艏向和速度量，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析。無源非線性狀態(tài)估計(jì)器所得出的低頻估計(jì)值作為控制器的輸入，以減少控制輸出的高頻振蕩。
　　 大負(fù)載起重作業(yè)會(huì)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致船舶數(shù)學(xué)模型中的部分參數(shù)發(fā)生變化，影響了動(dòng)力定位控制精度，針對(duì)這一問題，本文基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，采用自校正控制在線修改參數(shù)的能力，設(shè)計(jì)了基于時(shí)變模型的最小方差自校正起重船定位控制器，采用前饋方式抑制垂蕩