[发明专利]多点系泊协同自适应迭代学习控制方法

说明书

本发明提供一种多点系泊协同自适应迭代学习控制方法，包括：系统初始化，获得设计参数和过程变量参数；将设计参数和过程变量参数代入到多点系泊系统动力学模型中，判断位置跟踪误差是否满足要求，如果不满足，对自适应迭代学习开闭环控制律进行学习，直到位置跟踪误差满足要求，如此不断迭代循环，使多点系泊系统按照系泊理想轨迹运动。本发明提供的多点系泊协同自适应迭代学习控制方法具有以下优点：多点系泊协同控制系统采用开闭环迭代学习控制，具备负荷前馈和实时反馈，提高动态快速性和静态精度，稳定性高，可实现对多点系泊系统精确定位；另外，算法实现复杂度低。

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种多点系泊协同自适应迭代学习控制方法。

背景技术

浮式海洋平台包括浮式钻井船和半潜式平台，适应海洋钻井区域环境且安全，成本较低，满足钻井、采油及测试等各项作业要求的三个条件。浮式海洋平台对风浪流极敏感、稳定性差，被迫停工率高，因此，浮式海洋(船)平台需要定位系统。

多点系泊系统用于海洋石油气开发，为浮式海洋平台定位，被大量采用。浮式海洋平台定位措施还有DP动力定位、DP+系泊的联合定位模式，但DP定位造价高、维护复杂、DP操作员费用高、DP运营成本高，DP能耗大且在环境恶劣的海况下效果较差；另一方面，海上油气田开发费用随水深增加而增多，水深30m的开发费用比陆地油田高1倍，水深180m的开发费用比陆地油田高1～2.5倍，水深300m的开发费用比陆地油田高2～8倍；系泊系统适应水深范围大、抵抗海洋环境能力强，一定条件下的经济性能良好，因此，满足浮式海洋平台要求的前提下，多点系泊系统应为首选。

多点系泊能很好的适应海洋环境，不仅能限制浮体的直线运动和旋转运动，还能实现系统的移位和定位控制，并在节能方面效果明显，从而在浮式钻井船、工程船上应用广泛。张紧式系泊系统比悬链线式的节约材料、占用海床面积少、有效载荷损失小、定位能力强。多点系泊系统在深水区的系泊链穿过舷侧底部导链器至主甲板止链器，在浅水区的系泊链直接上船至主甲板止链器，其提升方式分锚绞机式、系泊绞车式、液压缸式，其中变频电机-减速器驱动的系泊绞车具有较好的快速性和经济性。柔性系泊缆不能传递弯矩也不承受剪力，采用静力和动力计算分析法；但海洋环境载荷作用下的系泊缆蠕变-回复特性、松-紧关系及滞回特性、刚度特性、残余应变及疲劳寿命特性等非线性力学特性与系泊系统控制性能直接相关。

浮式海洋平台的定位-移泊多采用多点系泊系统，而多点系泊系统控制算法是影响定位性能的核心技术。现有的各类控制算法，普遍具有定位效果有限以及算法复杂等问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种多点系泊协同自适应迭代学习控制方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种多点系泊协同自适应迭代学习控制方法，包括以下步骤：

步骤1，系统初始化：

令迭代次数k＝0，迭代运行时间区间t∈[0，T]，在本次迭代过程中，获取以下设计参数：多点系泊系统的质量m，系泊浮体结构长度b、系泊浮体结构宽度d，系泊浮体结构阻尼c，系泊缆刚度k'，水动力粘性阻力λ，多点系泊系统附加质量μ，水质量密度ρ；

实时采样到以下过程变量参数：系泊浮体系统排水量多点系泊系统运动的位移X，多点系泊系统运动速度多点系泊系统运动加速度系统误差和风浪流扰动力τ；波浪流加速度海流速度u₀，波浪速度u₁，波浪频率ω和波浪振幅a；

给定系泊浮体位置目标值y_d(t)以及初始控制量Γ₀(t)；

令学习增益系数α、β和Ψ的初始值取1；

步骤2，建立多点系泊系统动力学模型：