半潜式深海平台动力定位控制技术研究
摘?要
隨著世界經濟的飛速發展,全球的油氣消耗量正以較快的速度不斷增長,陸地資源供應日趨緊張。而海洋以其巨大的能源儲存量吸引著世界各國的目光,然而隨著近海資源的日趨減少,向深海進軍是必然的趨勢。因此,深海浮式生產系統的定位技術得到了重視。動力定位系統與傳統的錨泊系統不同,它是一個閉環控制系統,是利用平臺自身的動力裝置來產生能夠抵抗外界干擾的動力,動態的控制平臺懸停在某一個設定的位置以便進行正常作業。
本文以深水半潛式海洋平臺為研究對象,以提高它的定位精度為出發點,研究深水半潛式海洋平臺的動力定位控制技術。
由于深水半潛式海洋平臺是一個具有大慣性、大時滯的非線性對象,無法用精確的數學模型對其描述,而且外界的環境干擾也會隨著海況的不同而發生變化,復雜多變,難以預知。而逆模型控制是解決非線性系統控制問題的較有效的方法,所以本文采用逆系統方法來設計半潛式海洋平臺的動力定位系統控制器。又由于一般的反饋線性化方法要求預先知道被控對象的數學模型和具體系統參數,對于本文研究的對象來說,實現較為困難。因此,本文采用T-S模糊神經網絡來實現對原系統的逆系統的辨識。同時針對T-S模糊神經網絡逆模型控制器存在的精度不高問題,提出了采用同PID控制器組合構成復合控制器的方法來提高控制精度。
針對水平面內三個自由度分別設計了這兩種控制器,并通過Matlab實現了兩種控制方法在不同環境的仿真實驗,仿真結果不但證明了兩種控制器的有效性和可行性,而且也驗證了復合控制器比T-S模糊神經網絡控制器具有更高的控制精度,同時復合控制器對推力系統性能的要求更高。
關鍵詞 深水半潛式平臺;動力定位系統;逆模型控制;T-S模糊神經網絡;復合控制
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總結
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