內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO系泊動(dòng)力定位控制方法研究.pdf

1、目前，隨著海洋資源的開發(fā)不斷向深海發(fā)展，系泊動(dòng)力定位船舶成為比海上永久性固定平臺(tái)等更為高效的海上油氣生產(chǎn)裝置。系泊動(dòng)力定位系統(tǒng)結(jié)合了錨泊系統(tǒng)和動(dòng)力定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，錨泊系統(tǒng)可以在中等水深提供有效的張力滿足控制的需求，在惡劣海況下可通過動(dòng)力定位系統(tǒng)輔助錨泊系統(tǒng)以保持船位且避免纜線的斷裂。本文以內(nèi)轉(zhuǎn)塔式浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油船(FloatingProduction, Storage and Offloading Unit，F(xiàn)PSO)為研究對(duì)象，研究

2、了不同海況下FPSO系泊動(dòng)力定位控制方法。
　　第一，F(xiàn)PSO系泊系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立是本課題研究的基礎(chǔ)。首先建立內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，其次建立了海洋環(huán)境的數(shù)學(xué)模型，包括風(fēng)、浪、流的數(shù)學(xué)模型，最后采用懸鏈線方法對(duì)FPSO的錨泊線進(jìn)行靜力分析，建立了系泊纜模型，在單一系泊纜模型基礎(chǔ)上建立了整個(gè)系泊系統(tǒng)模型。
　　第二，不同海況下系泊動(dòng)力定位觀測(cè)器的設(shè)計(jì)是控制器得以應(yīng)用的先決條件。在平靜海況和中等海況下設(shè)計(jì)了高頻濾

3、波觀測(cè)器，在極端海況下由于觀測(cè)器很難分離出低頻運(yùn)動(dòng)與高頻運(yùn)動(dòng)，所以極端海況下設(shè)計(jì)的觀測(cè)器不含有高頻濾波。
　　第三，基于結(jié)構(gòu)可靠性的控制器的設(shè)計(jì)是本課題研究的核心。由于海洋環(huán)境持續(xù)變化，引入了結(jié)構(gòu)可靠性因子來衡量纜線的安全，并獲取了基于纜線安全的最優(yōu)位置。根據(jù)觀測(cè)器估計(jì)值在平靜海況下設(shè)計(jì)了非線性PID控制器，在中等海況下設(shè)計(jì)了基于局部最優(yōu)的PID控制器，在極端海況下設(shè)計(jì)了基于結(jié)構(gòu)可靠性的反步控制器。
　　最后，不同海況下系泊