潛式淺海海底管線檢測(cè)維修船航行與坐落運(yùn)動(dòng)特性和智能控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著水下潛器在海岸工程中的應(yīng)用,許多調(diào)查和檢測(cè)工作都可以在更短的時(shí)間和更低的消費(fèi)的情況下來(lái)完成。由于每年有成千上萬(wàn)的海底管道需要檢修,將水下潛器用于海底管線檢測(cè)引起了很大的關(guān)注。但是由于非定常的、復(fù)雜的海洋環(huán)境導(dǎo)致要獲得水下潛器的精確模型非常困難。 在中國(guó)東部海域,有許多輸油管道將原油從油田輸往內(nèi)陸。為了維護(hù)和檢修這些輸油管道,設(shè)計(jì)了潛式淺海海底管線檢測(cè)維修船,在文中簡(jiǎn)稱(chēng)為"淺海海底管線檢測(cè)船“淺海海底管線檢測(cè)船”的運(yùn)動(dòng)特性和控

2、制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是保證淺海海底管線檢測(cè)及維修裝置能否順利研制成功的基礎(chǔ),本課題重點(diǎn)研究該裝置的航行與坐落運(yùn)動(dòng)特性和智能運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。 考慮到“淺海海底管線檢測(cè)船”在布置上與一般的水下潛器的不同,它帶有較長(zhǎng)較粗的通氣管,通過(guò)分析“淺海海底管線檢測(cè)船”的阻力試驗(yàn)結(jié)果以及運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)結(jié)果,討論了“淺海海底管線檢測(cè)船”的通氣管對(duì)阻力和運(yùn)動(dòng)性能的影響,并對(duì)于“淺海海底管線檢測(cè)船”的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。 為了利于控制系統(tǒng)的調(diào)試以及對(duì)于實(shí)際

3、艇體運(yùn)動(dòng)的模擬,提出了“淺海海底管線檢測(cè)船”的六自由度運(yùn)動(dòng)方程,分析了水動(dòng)力、靜態(tài)力,對(duì)推進(jìn)器模型和海流模型進(jìn)行了仿真,建立了仿真平臺(tái),并通過(guò)一系列水動(dòng)力性能試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真平臺(tái)的可行性。 針對(duì)“淺海海底管線檢測(cè)船”的動(dòng)力學(xué)特性以及考慮到復(fù)雜的海洋環(huán)境,本文提出了將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于“淺海海底管線檢測(cè)船”的運(yùn)動(dòng)控制,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性擬合能力,設(shè)計(jì)了包括含有控制網(wǎng)絡(luò)、辨識(shí)網(wǎng)絡(luò)、目標(biāo)規(guī)劃器的運(yùn)動(dòng)控制器,使得在運(yùn)動(dòng)模型并不精確的情況

4、,控制器能夠自主學(xué)習(xí)并自適應(yīng)外界環(huán)境的變化。為了加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的收斂速度,改進(jìn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法并加入目標(biāo)規(guī)劃器。 為了更精確地在“淺海海底管線檢測(cè)船”設(shè)計(jì)階段就對(duì)實(shí)船進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性能預(yù)報(bào),裝置進(jìn)行一定縮尺的自航模試驗(yàn),進(jìn)行全面的模擬.在自航模試驗(yàn)中進(jìn)行了水面、水下性能試驗(yàn)、姿態(tài)控制試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了各種實(shí)際需要的管線跟蹤控制、動(dòng)力定位控制,并驗(yàn)證了整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)和硬件體系結(jié)構(gòu)的可靠性.最后進(jìn)行實(shí)船試驗(yàn)后來(lái)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的仿真器