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《哈尔滨工程大学》 2010年
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深水浮式结构动力定位能力动态分析

乔晓国  
【摘要】: 动力定位系统正在逐渐替代传统锚泊系统作为深海浮式结构的主要定位方式,将在深水海洋科考、海洋油气资源开发等诸多领域有非常广泛的应用前景。但只有国外少数机构拥有自主知识产权的动力定位系统仿真、分析软件,在该领域处于垄断地位,国内尚无成熟软件可以使用。 本文根据动力定位系统的工作原理及构成对其进行动态模拟。首先从船舶3自由度操纵性方程出发,逐步线性化得到适合动力定位设计的船舶低频运动模型。将船舶运动高频运动等效为一阶波浪运动,通过白噪声驱动四阶有色噪声滤波器来模拟船舶的高频运动,并建立相应模型。从船级社规范推荐方法及Hydrostar计算结果出发,寻求更适合对动力定位能力分析的的风、浪、流载荷计算方法。选择Kalman滤波器来处理未建模噪声、量测噪声以及高频信号,对船舶运动状态进行最优估计;使用LQR来对各状态分量进行反馈控制。讨论并给出了分别适合半潜平台和FPSO推进器分布形式的推力分配逻辑。 本文使用MATLAB语言编写动力定位能力动态分析程序,可对相应船舶或平台在给定海况下,对从初始状态到末时刻状态的运动过程进行模拟。最后给出模拟时间段内的船舶运动时历曲线和各推进器推力时历曲线。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U661.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王宏伟;深海系泊系统模型截断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈幼珍;基于联邦滤波位置参考系统信息融合研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 陈红丽;基于模型预测控制的动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 吴宝昌;深海半潜平台动力定位系统模型试验设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 庞永杰,徐玉如,倪绍毓,贺敬席;船舶在复杂海况下的实时运动仿真[J];船舶工程;1998年01期
2 金秋,张国忠;世界海洋油气开发现状及前景展望[J];国际石油经济;2005年03期
3 王宗义,肖坤,庞永杰,李殿璞;船舶动力定位的数学模型和滤波方法[J];哈尔滨工程大学学报;2002年04期
4 孙武;动力定位系统规范介绍[J];上海造船;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王建平,王景全,陈运生,杨国来;船载火炮发射时的动力响应研究和试验[J];兵工学报;2001年01期
2 王宇;金鸿章;綦志刚;李冬松;;船舶零航速减摇鳍升力仿真研究[J];兵工学报;2008年04期
3 金鸿章;王帆;;低舵速下具有能量优化的舵鳍联合减摇研究[J];兵工学报;2009年07期
4 刘锋;孙伟;董志明;;两栖车辆任意倾斜状态下浮心计算研究[J];兵工学报;2010年05期
5 杨琼方;王永生;曾文德;张明敏;;大侧斜螺旋桨负载噪声的边界元数值声学方法频域内计算分析[J];兵工学报;2011年09期
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10 李家炜,肖坤,苏东伟;船舶机动定位技术研究[J];船舶工程;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 熊华胜;严浙平;;水下机器人水动力系数估计及其在航向鲁棒控制中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 严浙平;吴迪;周佳加;张勋;;可拓积分变结构控制在AUV航向控制中的仿真应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 傅荟璇;王宇超;杜春洋;;基于粒子群BP神经网络算法舰船航向预报[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 匡晓峰;缪泉明;杨烁;何再明;;新型TLP平台水动力性能研究[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
6 李裕龙;朱仁传;缪国平;范菊;陆志妹;;基于OpenFOAM的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
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8 胡志刚;花向红;;非线性最小二乘参数估计的Levenberg-Marquarat算法[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
9 王建国;吴恭兴;孙玉山;万磊;庞永杰;;水下机器人容错控制研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
10 杨辉;王忠畅;吴思;;自升式平台驳船下水浮态分析[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 沈海龙;船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘亮;船舶能效设计中若干耐波性影响因素研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李在鹏;半潜式海洋潮流电站系统性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张书宁;新一代深潜救生艇动力定位系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 郭宇;LNG船运动与载荷计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 潘胤卓;舰炮自动化弹库交流伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 朱坤;声相关计程仪测速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 赵杨;船舶适航性与操纵性自航模系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 时磊;半潜平台动力定位系统的评估及优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 徐强;立体视觉测量及半潜平台模型试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈震;王璞;赵耕贤;肖熙;;多点系泊FPSO系泊结构局部强度研究[J];船舶工程;2008年02期
2 张火明;杨建民;肖龙飞;;基于混合模型试验技术的中等水深FPSO系统水动力性能研究[J];船舶力学;2006年05期
3 周素莲;聂武;白勇;;深水半潜式平台系泊系统设计研究[J];船舶力学;2010年05期
4 林伍雄;;多点系泊型式浮式生产储油船(FPSO)的运动响应预报[J];船舶;2007年01期
5 刘海霞;;深海半潜式钻井平台的发展[J];船舶;2007年03期
6 卫卫;李春璘;王鹏;陈根;;动力定位DP-3附加标志在钻井平台上的设计与应用[J];船舶;2009年04期
7 苏一华;杨建民;肖龙飞;;Hybrid Verification of A Deepwater Cell-Truss Spar[J];China Ocean Engineering;2009年01期
8 曾晓辉;李宣文;刘洋;吴应湘;;Nonlinear Dynamic Responses of Tension Leg Platform with Slack-Taut Tether[J];China Ocean Engineering;2009年01期
9 张少军;王宏力;蔡宗平;;MIMU/GPS组合导航模糊自适应卡尔曼滤波研究[J];电光与控制;2008年08期
10 姜华,王建平;Kalman 滤波技术在船舶动力定位技术中的应用[J];大连海事大学学报;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王志胜;信息融合估计理论及其在航天器控制中的应用研究[D];西北工业大学;2002年
2 陈新权;深海半潜式平台初步设计中的若干关键问题研究[D];上海交通大学;2007年
3 徐田来;车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 张爱军;水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 时磊;半潜平台动力定位系统的评估及优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 广超越;船舶动力定位系统定位能力分析[D];武汉理工大学;2011年
3 马作师;动力定位船舶控制系统设计与研究[D];武汉理工大学;2011年
4 时丽丽;现代船舶动力定位系统的建模研究[D];广东工业大学;2011年
5 谭伟;多源信息融合技术在水上交通中的应用研究[D];重庆交通大学;2011年
6 刘雨;深水半潜式钻井平台动力定位系统研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 衣鹏飞;船舶动力定位位置参考系统信息融合方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 李佳宁;组合导航系统中的数据融合技术[D];哈尔滨工程大学;2002年
9 黄金锋;1000米采矿船动力定位的推力系统研究[D];武汉理工大学;2004年
10 刘日明;张力腿平台的波频耦合动力响应分析[D];哈尔滨工程大学;2005年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵静;海上风力机系统流体动力性能数值模拟与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张开;单点系泊FPSO船艏型线多方案研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 郑翔;极端海况条件下FPSO水动力性能数值模拟与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 倪绍毓;波浪漂移力的数值模拟[J];海洋工程;1992年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜延春;DP动力定位系统设计[J];广船科技;2001年02期
2 高捷,谭家华;浮式生产储油轮动力定位功率计算[J];上海交通大学学报;1996年10期
3 冯素梅,雷明;VS468型三用工作船动力定位/操纵杆系统[J];船电技术;2003年03期
4 杨凌轩,王晓辉;模糊自适应PID控制在载人潜器动力定位中的应用研究[J];船海工程;2004年06期
5 吴斐文;;关于动力定位国际组织和标准综述[J];上海造船;2010年02期
6 李家炜,秦再白,徐玉如,庞永杰;动力定位系统的模糊自适应控制[J];海洋工程;1998年04期
7 芮世民,朱继懋,黄根余;应用自适应模糊控制实施船舶动力定位[J];上海交通大学学报;2000年01期
8 王宗义,肖坤,庞永杰,李殿璞;船舶动力定位的数学模型和滤波方法[J];哈尔滨工程大学学报;2002年04期
9 肖本华,边信黔;动力定位自动区域保持控制策略研究[J];应用科技;2002年10期
10 潘光;杜晓旭;宋保维;毛昭勇;;水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真[J];火力与指挥控制;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马超;庄亚锋;陈俊英;;船舶动力定位系统技术[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
2 顾永亮;孙晓哲;;动力定位船舶综述[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
3 刘正锋;匡晓峰;武军;孙强;顾楠;;某油轮动力定位性能分析与模型试验[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
4 张本伟;杨鸿;陈瑞峰;林钟明;;动力定位控位能力分析方法探讨[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
5 徐永法;;基于计算机网络的电力推进船舶能量管理系统[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 赵浩泉;封锡盛;刘开周;;基于混合灵敏度的水下机器人鲁棒控制研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
7 刘开周;王晓辉;郭威;封锡盛;;一类载人潜水器的改进LQG控制研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
8 杨建民;;25~(th)ITTC海洋工程委员会工作报告[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
9 张辉;;国际潜水承包商协会《商业潜水与水下作业公认标准》第六版的修订及其作用[A];2009年度救捞论文集[C];2009年
10 王芳;万磊;姜大鹏;王卓;徐玉如;;深水钻井平台DP-3级动力定位半实物仿真[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张银炎;上海交大:动力定位系统研发国内领先[N];中国船舶报;2010年
2 驻沪记者 赵虎通讯员 赵国财;上海打捞建造“亚洲动力定位第一吊”[N];中国水运报;2007年
3 本报记者 左朝胜 国土资源报记者 陈惠玲;日记中的科考故事[N];科技日报;2011年
4 杞人 朝胜;“海洋六号”正式入列[N];科技日报;2009年
5 朱婧 通讯员  胡友聪;CCS大步迈向国际一流[N];中国水运报;2007年
6 记者 李大庆;“实验1”号科考船交付使用[N];科技日报;2009年
7 本报记者 马明通讯员 刘小冬;国内首个大型深水铺管起重船在熔盛开工[N];中国工业报;2008年
8 记者 张银炎;七○四所改造的调距桨受称赞[N];中国船舶报;2004年
9 何振红;流花11—1油田复产记[N];经济日报;2007年
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 施小成;ROV工作母船动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 夏国清;水面舰船动力定位系统智能控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
3 谢文博;船舶铺管作业动力定位控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 杨杨;动力定位船舶非线性自适应控制研究[D];大连海事大学;2013年
5 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
6 朱康武;作业型ROV多变量位姿鲁棒控制方法研究[D];浙江大学;2012年
7 侯恕萍;水下运载器主动对接装置控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 刘杨;欠驱动水面船舶的非线性自适应控制研究[D];大连海事大学;2010年
9 范士波;深海作业型ROV水动力试验及运动控制技术研究[D];上海交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王亮;深海半潜式钻井平台动力定位能力分析[D];上海交通大学;2010年
2 乔晓国;深水浮式结构动力定位能力动态分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐金龙;适应于变化海况的动力定位混合控制器的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 杨欢;深水半潜式平台动力定位操作模拟系统研究[D];上海交通大学;2012年
5 何进辉;深水钻井船动力定位能力分析方法研究[D];中国舰船研究院;2012年
6 邢家伟;动力定位船运动数学模型参数辨识方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 刘伟;深水半潜式钻井平台动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
8 吴文彬;半潜船动力定位系统建模及仿真研究[D];武汉理工大学;2010年
9 孙俊;模糊控制技术在海缆作业船动力定位的应用研究[D];上海交通大学;2010年
10 黄海博;风电安装船动力定位推力系统设计[D];上海交通大学;2012年
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