鋪管船循跡控制方法研究.pdf

1、隨著海洋油氣資源開發(fā)量越來越大，而管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，因此海底鋪設(shè)管道長(zhǎng)度也隨之增加。鋪管船是進(jìn)行海底管道鋪設(shè)的重要平臺(tái)，目前大多數(shù)鋪管船都加裝有動(dòng)力定位系統(tǒng)，系統(tǒng)通過船的循跡控制實(shí)現(xiàn)管道沿著預(yù)設(shè)的海底路徑鋪設(shè)，同時(shí)保證管道的形變不超過安全范圍及完成其它輔助作業(yè)。鋪管船的循跡控制研究可以提高鋪管作業(yè)效率、降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、改善經(jīng)濟(jì)效益。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)在合理的假設(shè)條件下，建立鋪管船的三自由度數(shù)學(xué)模型，

2、主要包括運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩部分，同時(shí)建立風(fēng)、浪、流等環(huán)境干擾數(shù)學(xué)模型，并采用自然懸鏈線法建立了管道數(shù)學(xué)模型。
　　 (2)針對(duì)鋪管船作業(yè)特點(diǎn)，將鋪管船循跡分為鋪管作業(yè)循跡和無(wú)鋪管作業(yè)循跡兩種類型進(jìn)行設(shè)計(jì)，鋪管作業(yè)循跡采用基于LOS方法的低速循跡控制策略，無(wú)鋪管作業(yè)循跡采用高速串級(jí)循跡控制策略。鋪管船還必須行焊接、棄管等作業(yè)，本文采用動(dòng)力定位系統(tǒng)航停功能完成鋪管船的定位控制。
　　 (3)采用直接模型參考自適應(yīng)方法設(shè)計(jì)動(dòng)力定

3、位循跡控制器，該方法不依賴精確的數(shù)學(xué)模型，可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)控制器參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整，并且可以保證系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)性能。針對(duì)控制器設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)模型幾乎嚴(yán)格正實(shí)的條件，采用并聯(lián)補(bǔ)償器進(jìn)行校正，使船舶模型滿足幾乎嚴(yán)格正實(shí)的條件。
　　 (4)采用帶有加速度負(fù)反饋的PID控制算法來處理航停問題，對(duì)鋪管船的加速度進(jìn)行控制，提高航停過程中管道的安全性。
　　 (5)通過計(jì)算機(jī)仿真對(duì)所設(shè)計(jì)的鋪管船循跡策略進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，鋪管船可以保證管