內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO系泊動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，系泊動力定位船舶成為比海上永久性固定平臺等更為高效的海上油氣生產(chǎn)裝置。系泊動力定位系統(tǒng)結(jié)合了錨泊系統(tǒng)和動力定位系統(tǒng)的優(yōu)勢，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)儲油卸油船(FloatingProduction, Storage and Offloading Unit，F(xiàn)PSO)為研究對象，研究

2、了不同海況下FPSO系泊動力定位控制方法。
　　第一，F(xiàn)PSO系泊系統(tǒng)數(shù)學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的運動學和動力學模型，其次建立了海洋環(huán)境的數(shù)學模型，包括風、浪、流的數(shù)學模型，最后采用懸鏈線方法對FPSO的錨泊線進行靜力分析，建立了系泊纜模型，在單一系泊纜模型基礎(chǔ)上建立了整個系泊系統(tǒng)模型。
　　第二，不同海況下系泊動力定位觀測器的設(shè)計是控制器得以應(yīng)用的先決條件。在平靜海況和中等海況下設(shè)計了高頻濾

3、波觀測器，在極端海況下由于觀測器很難分離出低頻運動與高頻運動，所以極端海況下設(shè)計的觀測器不含有高頻濾波。
　　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)觀測器估計值在平靜海況下設(shè)計了非線性PID控制器，在中等海況下設(shè)計了基于局部最優(yōu)的PID控制器，在極端海況下設(shè)計了基于結(jié)構(gòu)可靠性的反步控制器。
　　最后，不同海況下系泊