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工学硕士学位论文
深水定位系泊系统仿真实验研究
硕士研究生:李敏哲
指导教师:金鸿章教授
学位级别:工学硕士
学科、专业:控制理论与控制工程
所在单位:自动化学院
论文提交日期:2013 年 1 月
论文答辩日期:2013 年 3 月
学位授予单位:哈尔滨工程大学
Classified Index:
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A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on Positioning Control Simulation
Experiment of Mooring System
Candidate: LI Minzhe
Supervisor: Prof. JIN Hongzhang
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Control theory and control engineering
Date of Submission: Jan , 2013
Date of Oral Examination: Mar, 2013
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学
学位论文原创性声明
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明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年月日
哈尔滨工程大学
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作者(签字): 导师(签字):
日期: 年月日年月日
深水定位系泊系统仿真实验研究
摘要
本文以半潜式海洋平台的定位控制为背景,设计了系泊系统,即通过锚链的收放实
现平台的定位控制。考虑到系泊系统真实环境检验的难度以及设备的高昂成本,所以本
文采取半物理仿真技术与系泊系统控制相结合的方式形成实验设备。按照项目要求和实
际情况,检测平台在不同等级的海况下系泊系统控制的效果和实验数据。
根据系泊系统的控制理论,本文主要分为四部分:1、提出系泊控制系统的控制方
案。在详细了解台定位的控制技术后,比较动力定位和锚泊定位的优缺点;
基于系泊定位的控制原理,提出本文针对半潜式平台的系泊控制过程。2、提出系泊系
统的半物理仿真实验方案。考虑到节约成本,系泊系统的物理设备不能全部实现,所以
本文采用半物理仿真技术与系泊控制系统相结合的方式,部分可以用数学模型代替的设
备或者不能用物理设备实现的设备采用数学模型进行代替,在工控机中实现仿真设备的
运动响应。3、提出数学模型。经过查阅资料和本项目的实际情况,给出平台环境扰动
模型,如南海风、浪、流扰动力和扰动力矩模型;给出被控平台在低频段的几个方向上
运动模型;给出锚机模型;给出锚链张力值计算模型;结合平台响应曲线的特点,给出
模糊控制器的设计原理和控制流程,实现系泊系统的准确定位;为了减少系泊系统的能
量消耗,采用遗传算法对锚链值进行优化,确保平台能够稳、准、快的到达阈值,实现
平台运动稳定。4、系泊系统连接和实验。在给出各个仿真模块的数学模型以及物理设
备后,把数学模型和控制器按照计算机仿真技术的要求进行编程,形成一个数字控制系
统;为了方便工作人员的操作,按照人机界面的设计要求,用 VC++语言设计一个人机
监控界面;然