[发明专利]DP-3级动力定位的半实物仿真其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程领域的定位方法。

背景技术

随着海上油气资源的开发不断向深海拓展，传统的锚泊定位方式正逐渐被动力定位所取代，依靠海洋结构物的自身动力进行定位已经成为深海油气生产设施的主要选择。同时，深海作业对钻井平台、钻井船舶等高附加值海上结构物的动力定位系统的安全性和可靠性也提出了更为苛刻的要求，传统的DP-1级动力定位系统已经不能充分保证深海作业时船上工作人员以及设备的安全性和可靠性。据统计，目前绝大多数的深水半潜式钻井平台都具有DP-3的等级标志，DP-3等级的动力定位系统将逐渐成为海上油气生产设施的主要选择。

计算机技术、传感器技术的不断进步以及先进控制算法和策略的不断涌现使得动力定位系统的体系结构日益复杂，对所设计的动力定位系统的软件体系结构、硬件体系结构进行有效的验证是检验整个控制系统的总体设计方案是否可行的手段之一。包含硬件回路的半实物仿真由于在计算机仿真回路中接入了硬件实物，硬件在仿真回路中必须实时运行，使得仿真更接近实际的系统，因而可以提前检测出系统的故障并预测实际可能发生的情况，是对DP-3动力定位控制系统的软件系统、硬件结构、数据接口、通讯协议以及系统可靠性进行验证的有效手段之一。

目前已有的诸多文献都只停留在对传统DP-1级动力定位的滤波技术以及控制方法的研究上，文献《动力定位系统的模糊自适应控制》(海洋工程，Vol.16No.4)设计了一个用于海洋动力定位系统运动控制的模糊自适应控制器，使动力定位船舶自适应海洋环境的改变。专利《基于模糊自适应算法的船舶动力定位控制系统》(申请号：200510027565.X)提出的模糊自适应算法能使船舶自适应其装载变化和海况变化。专利《动力定位模型试验系统》(申请号：200310108552.6)在水池实验中采用了远红外非接触式的六自由度位置测量系统，从而克服了水池实验时常规的位置测量系统测量精度不高的缺陷。对于冗余的动力定位系统，特别是DP-3级动力定位系统，现有的研究成果还很少涉及。

发明内容

本发明的目的在于提供为深海钻井平台、钻井船舶以及多功能海洋作业船等海洋结构物的DP-3级动力定位系统总体方案的设计和先进控制策略的实施提供调试平台的DP-3级动力定位的半实物仿真其方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明DP-3级动力定位的半实物仿真其方法，其特征是：

(1)在三个显控系统中指定指令权显控台，通过指令权显控台指令三台控制计算机之一为主控计算机；

(2)待仿真工作站设定完所要求的海况后，每过一个仿真节拍向信息转化中间机发送一次浮式设施的运动信息；

(3)三台控制计算机分别进行运动控制的解算，对同一个节拍的解算结果进行多数投票表决来最终决定主控计算机的控制输出；

(4)信息转换中间机通过串口获得控制计算机组解算的模拟控制指令并利用模拟/数字转换卡将其转化为数字信号，通过网络将数字信号发送给仿真计算机，同时将仿真计算机解算得到的当前浮式设施的运动信息通过串口传递给三台控制计算机，使控制计算机根据更新后的状态信息进行新一轮的控制指令求解。

本发明还可以包括：

1、所述的步骤(3)中对同一个节拍的解算结果进行多数投票表决的方法是三台控制计算机完成各自的运动控制解算任务后分别向另外两台控制计算机发送各自的运算结果，同时本机等待接收来自其它两台控制计算机的控制解算结果，限定接收时间，如果在限定接收时间内本机成功收到另外两台计算机的解算结果，则同步成功，在同步成功的基础上每台控制计算机比较三机解算的结果，采取多数投票的原则产生最终的控制输出，如果三台机器的解算结果完全一致，则主控计算机输出任一台计算机的解算结果，如果仅存在两台计算机的解算结果完全一致，则主控计算机输出相同的解算结果，如果三台机器的解算结果都不一致，则输出上个节拍的控制结果。

2、所述的指令权显控台可在三个显控系统的三台显控台之间切换，当前的指令显控台若出现故障，指令权切换至正常工作的显控台，当指令显控台再次出现故障，指令权再次自动切换一次至第三台显控台。

3、所述的主控计算机出现故障时，主控权切换至正常工作的控制计算机上，当主控计算机再次出现故障，主控权再次切换至第三台控制计算机。

本发明的优势在于：系统的可靠性大幅度提高，为深海钻井平台、钻井船舶以及多功能海洋作业船等海洋结构物的DP-3级动力定位系统总体方案的设计和先进控制策略的实施提供了调试平台。

附图说明