半潜式支持平台靠泊路径跟踪控制研究
发布时间：2022-09-21 20:10
深水半潜式支持平台主要用于海上支持作业,支持平台在工作时需要实现和多种类型的生产平台进行靠泊。半潜式支持平台靠泊路径跟踪控制技术是指能够保证平台在深海复杂海况下,使得平台跟踪设定路径,确保平台顺利完成靠泊任务。论文以“深水半潜式支持平台研发专项--平台系泊及靠泊性能研究”课题为背景,针对半潜式支持平台靠泊操纵复杂、易受环境干扰、传统操作依赖经验等问题,对半潜式支持平台靠泊路径跟踪控制技术进行了研究。基于改进免疫记忆粒子群算法及环境最优艏向控制方法,设计了平台靠泊路径跟踪控制器,为实现半潜式支持平台安全、平稳靠泊提供了依据。论文主要研究工作如下:（1）建立了半潜式支持平台运动数学模型和环境载荷模型,并对风载荷、浪载荷、流载荷进行了仿真计算;综合考虑船舶靠泊平台作业规范、钻井平台操作规范等国际规范,以半潜式支持平台靠泊FPSO的安全性、易操作性、经济性为目标,介绍了靠泊过程操作依据和阶段划分,并基于GPOPS建立了靠泊路径。（2）针对靠泊第一、三阶段,设计靠泊路径跟踪PID控制器;针对PID控制器参数难以整定的问题,引入粒子群优化算法,同时为解决粒子群算法中惯性权重调节机制的局限性,引入粒...
【文章页数】：79 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 国内外研究进展
1.2.1 动力定位控制简介
1.2.2 国内外靠泊控制研究进展
1.2.3 国内外路径跟踪控制研究进展
1.3 论文研究内容与章节安排
第2章 相关数学模型与目标靠泊路径
2.1 支持平台模型与环境载荷
2.1.1 坐标系与运动变量描述
2.1.2 支持平台模型
2.1.3 环境载荷
2.2 目标靠泊路径
2.2.1 靠泊操作依据与靠泊阶段划分
2.2.2 获取靠泊路径
2.3 本章小结
第3章 基于改进IM-PSO的靠泊路径跟踪控制器设计
3.1 基于PID的靠泊路径跟踪控制器设计
3.1.1 PID控制算法
3.1.2 基于PID的靠泊路径跟踪控制器设计及仿真
3.2 基于改进PSO的靠泊路径跟踪控制器设计
3.2.1 粒子群简介
3.2.2 改进PSO优化算法
3.2.3 基于改进PSO的控制器设计及仿真
3.3 基于改进IM-PSO的靠泊路径跟踪控制器设计
3.3.1 IM-PSO优化算法
3.3.2 改进IM-PSO优化算法
3.3.3 基于改进IM-PSO的控制器设计及仿真
3.4 本章小结
第4章 基于环境最优艏向的靠泊路径跟踪控制器设计
4.1 环境最优艏向简介
4.2 环境最优艏向控制器设计
4.2.1 纵荡控制器
4.2.2 艏摇控制器
4.3 基于环境最优艏向的靠泊路径跟踪控制器设计
4.4 仿真分析
4.5 本章小结
第5章 靠泊路径跟踪控制系统仿真设计与工程案例
5.1 靠泊路径跟踪控制系统总体结构
5.2 靠泊路径跟踪控制系统主要模块
5.2.1 支持平台
5.2.2 环境载荷
5.2.3 滤波与状态估计
5.2.4 控制器
5.2.5 推力分配
5.3 工程案例
5.3.1 支持平台与推进器主要参数
5.3.2 靠泊对象与靠泊海况
5.3.3 仿真结果分析
5.4 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式钻井平台动力定位系统的推进器推力分配优化探析[J]. 须永清. 科学技术创新. 2018(27)
[2]基于PID算法的船舶航迹自动控制方法[J]. 冯哲,张燕菲. 舰船科学技术. 2018(12)
[3]滑模控制船舶动力定位控制系统研究[J]. 关克平,张新放. 舰船科学技术. 2018(05)
[4]航迹控制系统中的精度控制方法验证[J]. 胡钧,吴希恩. 造船技术. 2017(06)
[5]欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制[J]. 王昱棋,李铁山. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[6]基于高斯伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与跟踪控制[J]. 陶超. 系统仿真学报. 2017(04)
[7]半潜式钻井平台动力定位控制器设计[J]. 王莉,陈红卫. 电子设计工程. 2017(02)
[8]船舶动力定位系统及其控制技术[J]. 张新放,关克平. 水运管理. 2017(01)
[9]基于激光三维视觉的船舶靠泊动态监测技术[J]. 闫晓飞,刘泽西,李颖,刘瑀,周颖. 激光与红外. 2016(12)
[10]基于自抗扰控制技术的船舶航向自动舵控制方法研究[J]. 刘晓,黄志坚,张赞. 船电技术. 2016(11)
博士论文
[1]船舶自动靠泊简捷非线性鲁棒控制[D]. 张强.大连海事大学 2018
[2]基于离散系统理论的动力定位船舶控制方法研究[D]. 邵兴超.哈尔滨工程大学 2015
硕士论文
[1]船舶动力定位能力分析系统研究[D]. 朱海洋.江苏科技大学 2017
[2]基于预测控制的动力定位系统控制器设计[D]. 曹园山.中国舰船研究院 2017
[3]基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划算法[D]. 李潇傲.上海交通大学 2015
[4]船舶动力定位系统定位能力分析[D]. 广超越.武汉理工大学 2011
[5]基于设计波法的舰船整船有限元强度分析[D]. 樊佳.华中科技大学 2011
[6]环境最优船舶区域动力定位方法研究[D]. 谢笑颖.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3680584
【文章页数】：79 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 国内外研究进展
1.2.1 动力定位控制简介
1.2.2 国内外靠泊控制研究进展
1.2.3 国内外路径跟踪控制研究进展
1.3 论文研究内容与章节安排
第2章 相关数学模型与目标靠泊路径
2.1 支持平台模型与环境载荷
2.1.1 坐标系与运动变量描述
2.1.2 支持平台模型
2.1.3 环境载荷
2.2 目标靠泊路径
2.2.1 靠泊操作依据与靠泊阶段划分
2.2.2 获取靠泊路径
2.3 本章小结
第3章 基于改进IM-PSO的靠泊路径跟踪控制器设计
3.1 基于PID的靠泊路径跟踪控制器设计
3.1.1 PID控制算法
3.1.2 基于PID的靠泊路径跟踪控制器设计及仿真
3.2 基于改进PSO的靠泊路径跟踪控制器设计
3.2.1 粒子群简介
3.2.2 改进PSO优化算法
3.2.3 基于改进PSO的控制器设计及仿真
3.3 基于改进IM-PSO的靠泊路径跟踪控制器设计
3.3.1 IM-PSO优化算法
3.3.2 改进IM-PSO优化算法
3.3.3 基于改进IM-PSO的控制器设计及仿真
3.4 本章小结
第4章 基于环境最优艏向的靠泊路径跟踪控制器设计
4.1 环境最优艏向简介
4.2 环境最优艏向控制器设计
4.2.1 纵荡控制器
4.2.2 艏摇控制器
4.3 基于环境最优艏向的靠泊路径跟踪控制器设计
4.4 仿真分析
4.5 本章小结
第5章 靠泊路径跟踪控制系统仿真设计与工程案例
5.1 靠泊路径跟踪控制系统总体结构
5.2 靠泊路径跟踪控制系统主要模块
5.2.1 支持平台
5.2.2 环境载荷
5.2.3 滤波与状态估计
5.2.4 控制器
5.2.5 推力分配
5.3 工程案例
5.3.1 支持平台与推进器主要参数
5.3.2 靠泊对象与靠泊海况
5.3.3 仿真结果分析
5.4 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式钻井平台动力定位系统的推进器推力分配优化探析[J]. 须永清. 科学技术创新. 2018(27)
[2]基于PID算法的船舶航迹自动控制方法[J]. 冯哲,张燕菲. 舰船科学技术. 2018(12)
[3]滑模控制船舶动力定位控制系统研究[J]. 关克平,张新放. 舰船科学技术. 2018(05)
[4]航迹控制系统中的精度控制方法验证[J]. 胡钧,吴希恩. 造船技术. 2017(06)
[5]欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制[J]. 王昱棋,李铁山. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[6]基于高斯伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与跟踪控制[J]. 陶超. 系统仿真学报. 2017(04)
[7]半潜式钻井平台动力定位控制器设计[J]. 王莉,陈红卫. 电子设计工程. 2017(02)
[8]船舶动力定位系统及其控制技术[J]. 张新放,关克平. 水运管理. 2017(01)
[9]基于激光三维视觉的船舶靠泊动态监测技术[J]. 闫晓飞,刘泽西,李颖,刘瑀,周颖. 激光与红外. 2016(12)
[10]基于自抗扰控制技术的船舶航向自动舵控制方法研究[J]. 刘晓,黄志坚,张赞. 船电技术. 2016(11)
博士论文
[1]船舶自动靠泊简捷非线性鲁棒控制[D]. 张强.大连海事大学 2018
[2]基于离散系统理论的动力定位船舶控制方法研究[D]. 邵兴超.哈尔滨工程大学 2015
硕士论文
[1]船舶动力定位能力分析系统研究[D]. 朱海洋.江苏科技大学 2017
[2]基于预测控制的动力定位系统控制器设计[D]. 曹园山.中国舰船研究院 2017
[3]基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划算法[D]. 李潇傲.上海交通大学 2015
[4]船舶动力定位系统定位能力分析[D]. 广超越.武汉理工大学 2011
[5]基于设计波法的舰船整船有限元强度分析[D]. 樊佳.华中科技大学 2011
[6]环境最优船舶区域动力定位方法研究[D]. 谢笑颖.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3680584
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