基于多维泰勒网优化控制的海上石油钻井平台动力定位三维视景仿真
发布时间：2021-08-24 13:31
传统的海上石油钻井平台采用的定位方式是锚泊定位,但是锚泊定位有自身缺陷,随着水深增加,定位精度会不断降低。本文采用的定位方式是动力定位,定位快速准确并且不受水深影响。动力定位是依靠平台自身的动力,在控制系统的指导下抵抗风、浪和流等外界干扰信号,使得平台最终稳定在目标位置和艏向附近。推力分配系统是动力定位系统重要组成部分,它负责将控制系统分配的力和力矩信号分配给推进器。本文以非线性钻进平台模型为研究对象,设计了基于多维泰勒网优化控制器的控制系统,并基于遗传算法,提出了一种有效地解决推力分配问题的方法。接着利用视景仿真技术和matlab仿真数据,完成基于多维泰勒网优化控制的钻井平台动力定位的三维视景仿真。本文主要内容包括以下几点:1.建立钻井平台数学模型。分析风、浪和流等外界干扰力对平台的影响,并建立相应的数学模型。2.设计多维泰勒网优化控制器。由于高频信号并不影响动力定位的最终效果,设计卡尔曼滤波器过滤输入信号。介绍多维泰勒网理论并设计多维泰勒网优化控制器,使用单纯形法优化其参数。考虑到实际中钻井平台的参数不确定性,进行控制器鲁棒性仿真实验,结果显示多维泰勒网控制器具有较好的鲁棒性。3....
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全回转推进器理论上，只需要两个全回转推进器就可以实现动力定位推力的需求，但是由于每个
东南大学硕士学位论文56图5-13DSMAX软件三维建模界面主界面主要包含如下几个部分：菜单栏、工具栏、命令面板、视口等。菜单栏中包含着软件几乎所有的命令，按照不同的功能分类在14个不同的菜单命令集中，当然菜单也具有子菜单或者多级子菜单栏。为了方便使用，可以设置常用操作的一些快捷键位，提升工作效率。为了方便开发人员的操作，3DSMAX将各种常用的建模工具进行划分整合到工具栏中。命令面板在整个操作界面的右侧，主要包含创建、修改、层次、运动、显示和工具共6个子面板。视图窗口是3DSMAX的主要操作区域，所有对象的编辑和变换操作都是在这个区域完成的。默认的界面主要显示顶、前、左和透视四个视口，顶视口可以让观察者从顶部观察整个模型，前视口后视口与顶视口类似，分别从前端和左侧观察模型，透视视口是通过一个特定的角度是观察整个模型，可以通过调整角度获得预期的观察效果。用户可以通过这四个窗口更深入细致的观察整个模型的状态。5.1.2MultiGenCreatorMultiGenCreator是一个软件包，由MultiGen公司出品，其主要适用于视景仿真实时三维图像的创建，具有稳定性好，系统可靠，性能优越等一系列优点。MultiGenCreator与3DS、CAD等建模软件相比，它具有强大的多边形建模和矢量建模能力，适用于生成复杂的大面积地形环境模型，以及提升模型实时性。它可以通过降低模型的复杂度简化模型，提高模型的实时仿真效率，达到优化模型的目的。为了后续仿真中模型实时性的需求，本文使用MultiGenCreator优化钻井平台模型。MultiGenCreator的操作界面如图5-2所示。
第五章动力定位三维视景仿真实现57图5-2MultiGenCreator操作界面5.1.3模型的制作3DSMAX的建模流程主要包括模型的创建与修改、添加材质与贴图、设置摄影机和灯光、渲染等。钻井平台模型创建主要使用了以下几种建模手段：几何体建模、多边体建模。几何体建模是通过调用3DSMAX中自带的标准几何模型，并修改和编辑几何模型参数的建模手法。多边形建模比较常见，是通过先将目标对象转化为多边形对象，再编辑修改多边形对象各个子对象来实现改变整个对象的建模方式。多边形建模适用于构造相对复杂模型。图5-3为创建的钻井平台初始模型。图5-3钻井平台三维模型线框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]无海流扰动的鱼雷航行多维泰勒网优化控制与仿真[J]. 蒋闯,严洪森,杨龙. 电子技术. 2018(03)
[2]海洋石油981平台动力学仿真教学系统开发[J]. 刘秀全,陈国明,马秀梅,畅元江. 实验技术与管理. 2017(12)
[3]船舶动力定位自适应滤波器设计[J]. 樊冀生,袁伟,李文娟,金月. 舰船科学技术. 2017(19)
[4]半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制[J]. 和红磊,王玉龙. 舰船科学技术. 2017(19)
[5]基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制仿真研究[J]. 孙好好,肖健梅,王锡淮. 船电技术. 2015(08)
[6]快速转向推进器推力优化分配研究[J]. 许林凯,徐海祥,李文娟,冯辉. 海洋工程. 2015(02)
[7]基于模拟退火算法求解VRPSPDTW问题[J]. 王超,穆东. 系统仿真学报. 2014(11)
[8]基于小波和多维泰勒网动力学模型的金融时间序列预测[J]. 周博,严洪森. 系统工程理论与实践. 2013(10)
[9]船舶动力定位仿真系统设计[J]. 吴楠,陈红卫. 舰船科学技术. 2013(05)
[10]深水钻井平台动力定位的推力分配研究[J]. 王芳,潘再生,万磊,徐玉如. 船舶力学. 2013(Z1)
博士论文
[1]船舶动力定位的智能控制及推力分配研究[D]. 刘洋.大连海事大学 2013
[2]半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D]. 刘芙蓉.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]海上石油钻井平台动力定位的多维泰勒网优化控制[D]. 朱信帅.东南大学 2018
[2]改进的自适应遗传算法在函数优化中的应用[D]. 杨从锐.昆明理工大学 2018
[3]基于多维泰勒网优化控制的舰船减摇三维仿真[D]. 张鹏.东南大学 2017
[4]基于多维泰勒网优化控制的固定翼飞机飞行三维仿真[D]. 胡春鹏.东南大学 2017
[5]半潜式钻井平台锚泊定位三维动态仿真[D]. 石建峰.江苏科技大学 2016
[6]打击静态目标的轴对称巡航导弹飞行的多维泰勒网优化控制研究[D]. 夏凌晨.东南大学 2016
[7]飞机飞行的多维泰勒网优化控制研究与仿真[D]. 周煜.东南大学 2016
[8]BP神经网络PID控制在船舶动力定位系统中的应用[D]. 周春光.大连海事大学 2016
[9]基于RBF神经网络的减摇鳍模糊控制器设计[D]. 孙帅.大连海事大学 2016
[10]船舶动力定位系统模型预测控制研究[D]. 王刚.大连海事大学 2016
本文编号：3360079
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全回转推进器理论上，只需要两个全回转推进器就可以实现动力定位推力的需求，但是由于每个
东南大学硕士学位论文56图5-13DSMAX软件三维建模界面主界面主要包含如下几个部分：菜单栏、工具栏、命令面板、视口等。菜单栏中包含着软件几乎所有的命令，按照不同的功能分类在14个不同的菜单命令集中，当然菜单也具有子菜单或者多级子菜单栏。为了方便使用，可以设置常用操作的一些快捷键位，提升工作效率。为了方便开发人员的操作，3DSMAX将各种常用的建模工具进行划分整合到工具栏中。命令面板在整个操作界面的右侧，主要包含创建、修改、层次、运动、显示和工具共6个子面板。视图窗口是3DSMAX的主要操作区域，所有对象的编辑和变换操作都是在这个区域完成的。默认的界面主要显示顶、前、左和透视四个视口，顶视口可以让观察者从顶部观察整个模型，前视口后视口与顶视口类似，分别从前端和左侧观察模型，透视视口是通过一个特定的角度是观察整个模型，可以通过调整角度获得预期的观察效果。用户可以通过这四个窗口更深入细致的观察整个模型的状态。5.1.2MultiGenCreatorMultiGenCreator是一个软件包，由MultiGen公司出品，其主要适用于视景仿真实时三维图像的创建，具有稳定性好，系统可靠，性能优越等一系列优点。MultiGenCreator与3DS、CAD等建模软件相比，它具有强大的多边形建模和矢量建模能力，适用于生成复杂的大面积地形环境模型，以及提升模型实时性。它可以通过降低模型的复杂度简化模型，提高模型的实时仿真效率，达到优化模型的目的。为了后续仿真中模型实时性的需求，本文使用MultiGenCreator优化钻井平台模型。MultiGenCreator的操作界面如图5-2所示。
第五章动力定位三维视景仿真实现57图5-2MultiGenCreator操作界面5.1.3模型的制作3DSMAX的建模流程主要包括模型的创建与修改、添加材质与贴图、设置摄影机和灯光、渲染等。钻井平台模型创建主要使用了以下几种建模手段：几何体建模、多边体建模。几何体建模是通过调用3DSMAX中自带的标准几何模型，并修改和编辑几何模型参数的建模手法。多边形建模比较常见，是通过先将目标对象转化为多边形对象，再编辑修改多边形对象各个子对象来实现改变整个对象的建模方式。多边形建模适用于构造相对复杂模型。图5-3为创建的钻井平台初始模型。图5-3钻井平台三维模型线框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]无海流扰动的鱼雷航行多维泰勒网优化控制与仿真[J]. 蒋闯,严洪森,杨龙. 电子技术. 2018(03)
[2]海洋石油981平台动力学仿真教学系统开发[J]. 刘秀全,陈国明,马秀梅,畅元江. 实验技术与管理. 2017(12)
[3]船舶动力定位自适应滤波器设计[J]. 樊冀生,袁伟,李文娟,金月. 舰船科学技术. 2017(19)
[4]半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制[J]. 和红磊,王玉龙. 舰船科学技术. 2017(19)
[5]基于滑模控制算法的船舶动力定位系统控制仿真研究[J]. 孙好好,肖健梅,王锡淮. 船电技术. 2015(08)
[6]快速转向推进器推力优化分配研究[J]. 许林凯,徐海祥,李文娟,冯辉. 海洋工程. 2015(02)
[7]基于模拟退火算法求解VRPSPDTW问题[J]. 王超,穆东. 系统仿真学报. 2014(11)
[8]基于小波和多维泰勒网动力学模型的金融时间序列预测[J]. 周博,严洪森. 系统工程理论与实践. 2013(10)
[9]船舶动力定位仿真系统设计[J]. 吴楠,陈红卫. 舰船科学技术. 2013(05)
[10]深水钻井平台动力定位的推力分配研究[J]. 王芳,潘再生,万磊,徐玉如. 船舶力学. 2013(Z1)
博士论文
[1]船舶动力定位的智能控制及推力分配研究[D]. 刘洋.大连海事大学 2013
[2]半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D]. 刘芙蓉.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]海上石油钻井平台动力定位的多维泰勒网优化控制[D]. 朱信帅.东南大学 2018
[2]改进的自适应遗传算法在函数优化中的应用[D]. 杨从锐.昆明理工大学 2018
[3]基于多维泰勒网优化控制的舰船减摇三维仿真[D]. 张鹏.东南大学 2017
[4]基于多维泰勒网优化控制的固定翼飞机飞行三维仿真[D]. 胡春鹏.东南大学 2017
[5]半潜式钻井平台锚泊定位三维动态仿真[D]. 石建峰.江苏科技大学 2016
[6]打击静态目标的轴对称巡航导弹飞行的多维泰勒网优化控制研究[D]. 夏凌晨.东南大学 2016
[7]飞机飞行的多维泰勒网优化控制研究与仿真[D]. 周煜.东南大学 2016
[8]BP神经网络PID控制在船舶动力定位系统中的应用[D]. 周春光.大连海事大学 2016
[9]基于RBF神经网络的减摇鳍模糊控制器设计[D]. 孙帅.大连海事大学 2016
[10]船舶动力定位系统模型预测控制研究[D]. 王刚.大连海事大学 2016
本文编号：3360079
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