钻井平台动力定位系统时域分析研究
发布时间：2021-04-27 19:57
动力定位系统时域分析是动力定位系统的关键技术之一,时域分析是通过时域模拟钻井平台动力定位过程中位置、艏向的状态及各个推进器随着位置、艏向改变的响应历程,可为实际工程设计提供参考,有利于进一步有效提高平台定位精度,因此动态时域分析在动力定位系统设计中有着重要作用。本文针对动力定位系统模型、状态估计方法和时域仿真方法进行了研究,并基于时域分析法,采用Matlab的Simulink模块,完成了动力定位系统时域分析实例研究;最后以海洋钻井平台为研究对象,对其定位能力进行了实例分析。论文主要工作如下:（1）介绍了钻井平台动力定位的坐标系和相关数学模型,包含平台本身和环境载荷等模块。研究了平台在静水中和正常作业情况下的动力学方程,给出了低频、高频运动数学模型,研究了水动力导数、风浪流环境载荷作用力和力矩的计算方法。（2）对动力定位系统中状态估计方法进行了研究,介绍了状态估计对象的数学模型以及相对应的状态空间方程式。研究了几种非线性状态估计算法的改进方法:首先研究了扩展卡尔曼滤波;为解决其存在的线性化程度不高的问题,引入了无迹卡尔曼滤波;为解决非高斯逼近、非线性系统的问题,引入了粒子滤波;最后为了弥...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 动力定位系统的研究现状
1.2.1 动力定位系统的构成
1.2.2 状态估计研究现状
1.2.3 动力定位时域分析方法的研究现状
1.3 论文的研究内容与章节安排
第2章 钻井平台动力定位系统中的相关数学模型
2.1 坐标系
2.2 低频运动数学模型
2.3 高频运动数学模型
2.4 环境载荷模型
2.4.1 风载荷模型
2.4.2 浪载荷模型
2.4.3 流载荷模型
2.5 本章小结
第3章 动力定位状态估计研究
3.1 状态空间模型
3.2 非线性状态估计方法
3.2.1 扩展卡尔曼滤波
3.2.2 无迹卡尔曼滤波
3.2.3 粒子滤波
3.2.4 改进的MCMC粒子滤波
3.3 动力定位状态估计仿真与分析
3.4 本章小结
第4章 动力定位时域仿真系统设计
4.1 时域仿真总体结构
4.2 时域分析仿真模块
4.2.1 平台模块
4.2.2 环境载荷模块
4.2.3 运动状态估计模块
4.2.4 控制器模块
4.2.5 推力分配模块
4.3 动力定位时域分析方法
4.3.1 动力定位时域分析评判标准
4.3.2 单次定位仿真方法
4.3.3 极限风速曲线计算方法
4.3.4 推进器利用率曲线计算方法
4.4 钻井平台动力定位时域仿真
4.5 本章小结
第5章 钻井平台动力定位时域分析实例
5.1 981平台主要参数
5.2 981平台工况
5.3 981平台动力定位时域分析
5.3.1 极限风速与推进器利用率曲线
5.3.2 平台运动时历曲线
5.4 本章小结
总结与展望
论文研究工作总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]UKF和PF融合算法在动力定位船舶状态估计中的应用研究[J]. 曹园山,孙强. 舰船科学技术. 2017(05)
[2]基于预测判定和无味滤波多目标无源跟踪算法[J]. 丁树宇,刘伟峰,文成林. 控制工程. 2016(01)
[3]一种船舶推力分配策略的研究与实现[J]. 班勃,罗岩,叶宝玉,王钦若. 大连海事大学学报. 2015(03)
[4]动力定位系统舵桨组合推力分配研究[J]. 袁伟,俞孟蕻,朱艳. 船舶力学. 2015(04)
[5]动力定位船控位能力计算软件平台构建研究[J]. 张法富,刘波,杨辉. 船舶工程. 2015(01)
[6]粒子滤波算法[J]. 王法胜,鲁明羽,赵清杰,袁泽剑. 计算机学报. 2014(08)
[7]船舶动力定位关键技术研究综述[J]. 吴德烽,杨国豪. 舰船科学技术. 2014(07)
[8]海工船动力定位能力分析系统研究与应用[J]. 李军,方泉根,龚少军. 中国航海. 2014(01)
[9]动力定位系统推力分配非线性最优化研究（英文）[J]. 刘长德,孙强,魏纳新,刘正峰. 船舶力学. 2013(12)
[10]海洋工程船推力分配策略[J]. 祝庆庆,俞孟蕻,卢佳佳,韦华. 舰船科学技术. 2013(05)
博士论文
[1]粒子滤波改进算法及其应用研究[D]. 曹蓓.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
硕士论文
[1]动力定位船舶位置参考系统的信息融合[D]. 王权权.大连海事大学 2014
[2]半潜式平台混合式定位系统定位能力研究[D]. 陈静.哈尔滨工程大学 2013
[3]动力定位推力系统水动力干扰研究[D]. 张申.上海交通大学 2011
本文编号：3164070
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 动力定位系统的研究现状
1.2.1 动力定位系统的构成
1.2.2 状态估计研究现状
1.2.3 动力定位时域分析方法的研究现状
1.3 论文的研究内容与章节安排
第2章 钻井平台动力定位系统中的相关数学模型
2.1 坐标系
2.2 低频运动数学模型
2.3 高频运动数学模型
2.4 环境载荷模型
2.4.1 风载荷模型
2.4.2 浪载荷模型
2.4.3 流载荷模型
2.5 本章小结
第3章 动力定位状态估计研究
3.1 状态空间模型
3.2 非线性状态估计方法
3.2.1 扩展卡尔曼滤波
3.2.2 无迹卡尔曼滤波
3.2.3 粒子滤波
3.2.4 改进的MCMC粒子滤波
3.3 动力定位状态估计仿真与分析
3.4 本章小结
第4章 动力定位时域仿真系统设计
4.1 时域仿真总体结构
4.2 时域分析仿真模块
4.2.1 平台模块
4.2.2 环境载荷模块
4.2.3 运动状态估计模块
4.2.4 控制器模块
4.2.5 推力分配模块
4.3 动力定位时域分析方法
4.3.1 动力定位时域分析评判标准
4.3.2 单次定位仿真方法
4.3.3 极限风速曲线计算方法
4.3.4 推进器利用率曲线计算方法
4.4 钻井平台动力定位时域仿真
4.5 本章小结
第5章 钻井平台动力定位时域分析实例
5.1 981平台主要参数
5.2 981平台工况
5.3 981平台动力定位时域分析
5.3.1 极限风速与推进器利用率曲线
5.3.2 平台运动时历曲线
5.4 本章小结
总结与展望
论文研究工作总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]UKF和PF融合算法在动力定位船舶状态估计中的应用研究[J]. 曹园山,孙强. 舰船科学技术. 2017(05)
[2]基于预测判定和无味滤波多目标无源跟踪算法[J]. 丁树宇,刘伟峰,文成林. 控制工程. 2016(01)
[3]一种船舶推力分配策略的研究与实现[J]. 班勃,罗岩,叶宝玉,王钦若. 大连海事大学学报. 2015(03)
[4]动力定位系统舵桨组合推力分配研究[J]. 袁伟,俞孟蕻,朱艳. 船舶力学. 2015(04)
[5]动力定位船控位能力计算软件平台构建研究[J]. 张法富,刘波,杨辉. 船舶工程. 2015(01)
[6]粒子滤波算法[J]. 王法胜,鲁明羽,赵清杰,袁泽剑. 计算机学报. 2014(08)
[7]船舶动力定位关键技术研究综述[J]. 吴德烽,杨国豪. 舰船科学技术. 2014(07)
[8]海工船动力定位能力分析系统研究与应用[J]. 李军,方泉根,龚少军. 中国航海. 2014(01)
[9]动力定位系统推力分配非线性最优化研究（英文）[J]. 刘长德,孙强,魏纳新,刘正峰. 船舶力学. 2013(12)
[10]海洋工程船推力分配策略[J]. 祝庆庆,俞孟蕻,卢佳佳,韦华. 舰船科学技术. 2013(05)
博士论文
[1]粒子滤波改进算法及其应用研究[D]. 曹蓓.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
硕士论文
[1]动力定位船舶位置参考系统的信息融合[D]. 王权权.大连海事大学 2014
[2]半潜式平台混合式定位系统定位能力研究[D]. 陈静.哈尔滨工程大学 2013
[3]动力定位推力系统水动力干扰研究[D]. 张申.上海交通大学 2011
本文编号：3164070
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