穿梭油輪相對于FPSO的動力定位研究.pdf

1、在海上的浮式生產(chǎn)、存儲、卸載平臺(Floating Production Shortageand Offloading,簡稱FPSO)系統(tǒng)中,穿梭油輪承擔(dān)著為FPSO卸載原油并運(yùn)送到陸地的任務(wù)。在FPSO存儲原油卸載過程中,穿梭油輪需要靠近并長時間停留在它附近合適的相對位置,復(fù)雜的海洋環(huán)境使得這一靠近和長時間的停留充滿了未知性和風(fēng)險性。船舶動力定位技術(shù)是使船舶在海上某一區(qū)域精確定位的技術(shù),在穿梭油輪上使用這一技術(shù)能夠?yàn)榭拷屯Ａ暨^程提供

2、技術(shù)上的有力保障,使得原油卸載安全、快速的進(jìn)行。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,建立了穿梭油輪和FPSO的仿真數(shù)學(xué)模型,主要包括運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)兩部分。其中,FPSO由于受到系泊系統(tǒng)的束縛,在受到海洋環(huán)境力的作用時,在一定活動區(qū)域內(nèi)是不斷運(yùn)動的。因此本文通過對FPSO的系泊纜進(jìn)行有限元分析,建立了內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO系泊數(shù)學(xué)模型,然后建立了仿真中使用的風(fēng)、浪、流海洋環(huán)境數(shù)學(xué)模型。最后利用Matlab仿真軟件進(jìn)行了所建立的穿梭油輪和

3、內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO數(shù)學(xué)模型的仿真驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。
　　其次,介紹了模糊控制、免疫系統(tǒng)機(jī)理和灰色預(yù)測的相關(guān)理論知識。根據(jù)模糊控制和免疫系統(tǒng)的原理設(shè)計了穿梭油輪動力定位系統(tǒng)的模糊免疫控制器。最后引入灰色預(yù)測原理,建立灰色預(yù)測模型,進(jìn)行穿梭油輪當(dāng)前位置和艏向相對于設(shè)定值偏差變化趨勢的預(yù)測,以確定穿梭油輪動力定位控制器的超前輸入控制值,進(jìn)而使控制器達(dá)到及時控制,提高自適應(yīng)能力的目的。
　　最后,詳細(xì)分析了穿梭油輪對FPSO存儲原油的卸載過

4、程,為了減少穿梭油輪動力定位系統(tǒng)能量的消耗以提高經(jīng)濟(jì)效益,針對相應(yīng)的過程設(shè)計了控制策略。為了確定穿梭油輪動力定位控制器在控制策略下的性能,設(shè)計了相應(yīng)的Matlab仿真實(shí)驗(yàn)。通過相關(guān)的仿真圖形說明所設(shè)計的穿梭油輪動力定位控制器和控制策略在FPSO原油卸載過程中能夠圓滿完成任務(wù)。
　　本文的主要工作是建立穿梭油輪和FPSO的仿真數(shù)學(xué)模型,并建立與仿真有關(guān)的風(fēng)、浪、流等海洋環(huán)境力數(shù)學(xué)模型?；谏鲜鼋⒌臄?shù)學(xué)模型進(jìn)行了穿梭油輪動力定位控制