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《半潛式平臺動力定位多模式組合控制系統(tǒng)設(shè)計-論文.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第22卷第12期電子設(shè)計工程2014年6月Vo1．22No．12ElectronicDesignEngineeringJun．2014半潛式平臺動力定位多模式組合控制系統(tǒng)設(shè)計金翔，唐文獻(xiàn)，張彤，李先啟，丁浩(江蘇科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003)摘要：設(shè)計了半潛式平臺動力定位多模式組合控制系統(tǒng)，模式選擇器確定控制器集工作方式，輸出選擇器決定輸出控制器．控制器集中的基于卡爾曼濾波自整定PID控制器、自抗擾控制器、廣義預(yù)測自校正控制器能實現(xiàn)平靜、適度、極端多種海洋環(huán)境的精確定位控制。仿真實驗證明該控制系統(tǒng)在各種海洋環(huán)境下均有
2、較高的定位精度、較快的響應(yīng)速度、控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)適應(yīng)性和魯棒性。關(guān)鍵詞：多模式控制；半潛式平臺；動力定位；自抗擾控制；模型預(yù)測控制中圖分類號：TP273+．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674—6236(2014)12-0082-03Designofmulti．modeDPcontrolsystemforsemi-submersibleplatformJINXiang，TANGWen-xian，ZHANGTong，LIXian—qi，DINGHao(CollegeofMechanicalEn~neenng，JiangsuUniver
3、sityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China)Abstract：Inordertocopewithenvironmentalanduncertaindisturbancewhileplatformiskeepingitspositionforoffshoreoperationprocess．Multi—modedynamicpositioning(DP)controlsystemwasdesignedfordifferentlevelofpositiondeviationandm
4、arineenvironment．Thesimulationresultsindieatefuzzy—PIDcontrollerbasedonKalman-fiherwasfitforcalmmarineenvironment，activeDisturBancerejection(ADRC)controllerwassuitformoderatemarineenvironment，generalpredictivecontroller(GPC)wasappropriateforextrememarineenvironment．An
5、dthecontrolsystemhasadvantagesofhighaccuracyquickresponsestronganti-disturbanceabilityandrobustness．Keywords：multi—modecontrol；dynamicpositioning；semi—submersibleplatform；activedisturbancerejectioncontrol；generalpredictivecontrol半潛式海洋平臺是深海石油開采的主要工具，而動力定運(yùn)動控制。在靜坐標(biāo)系和船體坐標(biāo)
6、系中建立的小艏搖角度近位系統(tǒng)是保證其安全工作的核心裝備，動力定位作用是保證似控制模型如下：平臺縱蕩、橫蕩、艏搖3個自由度在限定范圍內(nèi)，使石油開采裝備不受損壞。由于半潛式平臺作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，當(dāng)環(huán)境載荷fMv+Dv=~-㈩tn=R()較大時平臺運(yùn)動模型就存在較大的非線性，此時基于小角度式中：慣性矩陣中包括質(zhì)量和水動力附加質(zhì)量，D為理論的近似線性運(yùn)動模型就不能較好描述平臺的運(yùn)動特性，阻尼矩陣。向量f表示由外部環(huán)境載荷，主要包括風(fēng)、浪、流。對于控制系統(tǒng)就會造成模型失配}lj。而常見的動力定位系統(tǒng)向量表示由推進(jìn)器產(chǎn)生抵抗外部載荷的力和扭矩。R
7、()為一般只配備一種控制算法．這就在控制算法的優(yōu)點(diǎn)和適用控船體坐標(biāo)系與靜坐標(biāo)系間坐標(biāo)變換矩陣。制范圍兩方面產(chǎn)生了矛盾。本文提出多模式組合控制方式，充分發(fā)揮基于卡爾曼濾波自整定PID控制、自抗擾控制、廣2多模式組合控制系統(tǒng)基本原理義預(yù)測自校正控制算法的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行分級協(xié)作工作，使其在多模式組合控制系統(tǒng)主要由模式選擇器、控制器集、輸出最佳的控制范圍實現(xiàn)控制作用。此控制系統(tǒng)能夠?qū)δＰ褪нx擇器、測試反饋、平臺模型組成。模式選擇器功能是：根據(jù)測配、時變、環(huán)境干擾有效抑制．且算法易于實現(xiàn)、環(huán)境適應(yīng)性量位置與目標(biāo)位置的偏差及當(dāng)前海洋環(huán)境確定控制模
8、式。控強(qiáng)、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，實現(xiàn)了控制算法優(yōu)勢與控制范圍的有制模式分兩種，每種模式對應(yīng)運(yùn)行兩種控制器?？刂破骷д壑小？柭鼮V波模糊PID控制器、自抗擾控制器、廣義預(yù)測自校正1半潛式平臺動力定位運(yùn)動模型控制器。3種控制器根據(jù)其性能分別適用于平靜、
