深水钻井船动力定位时域仿真分析.pdf

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1、深水钻井船动力定位时域仿真分析田华勇张海彬(中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011)[摘要]时域仿真分析是获得动力定位控制精度的必要手段。文中进行了SIMO软件理论和应用方面的研究，基于SIMO软件建立动力定位能力时域仿真分析流程；以深水钻井船为算例，通过动力定位系统控制参数和Kalman增益参数的调整，获得较好的计算结果，并进一步分析了控制参数的不同取值对动力定位能力的影响。文中建立的深水钻井船动力定位能力仿真分析流程可以为工程实践提供参考。[关键词]深水钻井船；动力定位；时域分析；Kalman滤波；最优控制理论[中图分类号]U666．11[文献标志码]A

2、[文章编号]1001—9855(2014)03—0073—07T1ilmedaqo,mainsimulationanalysis0fIDUPf[ora’eeowaterdrillshllipsSTIANHua·-yongZHANGHai·-bin(MarineDesign&ResearchInstituteofChina。Shanghai200011，China)Abstract：TimedomainsimulationanalysisofDPiSnecessarytoobtainthecontrolofthedynamicpositioningaccuracy．

3、ThispapercarriesouttheinvestigationofthetheoryandapplicationofSIMOsoftware，andperformsthetimedomainsimulationanalysisofthedynamicpositioningbySIMO．Takingadeepwaterdrillshipasanexample，thebettercalculationresultscanbeobtainedbytheadjustmentofDPcontrolparameterandKalmangainparameterinor

4、dertoanalyzetheinfluenceofthediferentcontroltheparametersofdynamicpositioning．ThesimulationanalysistheprocessofDPfordeepwaterdrillshipswhichisbuiltupinthispapercanprovidereferencesforpracticalapplication．Keywords：deepwaterdrillship；dynamicpositioning；timedomainanalysis；Kalmanfilter；op

5、timalcontrol引言而海上钻井作业对钻井船位置偏移的控制要求苛刻，漂移控制应该满足隔水管柱上下球接头所允许在深海作业的船舶或平台必须配备动力定位的偏移角范围内。一般正常钻井作业允许接头在系统，通过频域分析我们可以得到动力定位系统的3。内活动，即漂移范围为(水深～导管柱头高度一总功率利用曲线和抗风能力曲线，其结果是在静态防喷器组高度)×tg3o，如果井内无钻具时，允许平衡的基础上计算得出⋯。然而，船体在海洋环球街头在1O。内活动，即漂移范围为(水深一导管境中所受风、浪、流等载荷不断地变化，动力定位柱头高度一防喷器组高度)×tglO。。动力定位过系统对动态载荷

6、的反应以及对船体的控制效果是实程中环境载荷的改变、控制系统对定位信息的处理际工程应用更为关注的。。以及推力系统的响应等三方面只能在时历分析中加由于深海自然环境条件恶劣，定位难度更大，以考虑。在工程设计阶段，动力定位精度是比较重[收稿日期]2013—11-05；[修回日期]2013—12—04[作者简介]田华勇(1989一)．男，硕士，助理工程师，研究方向：动力定位时域仿真。要的技术指标，而时域分析是获得动力定位控制精式中：XHF、X‘HF和~ZF分别表示高频运动的位移、速度的必要手段，所以对钻井船在深海环境条件下的度和加速度；g为一阶波浪诱导力。动力定位时域仿真分

7、析很有必要。在SIMO进行时域模拟的过程中，高频运动本文将对时域计算软件SIMO进行理论和应用的频率CO会进行更新。由于将高频运动分离出来，方面的分析，建立基于SIMO的动力定位时域仿真低频运动方程就可以进行时域计算，其动态平衡方分析流程，获得钻井船在深海环境条件下的动力定程可以写成：位精度和功率消耗情况。[m+A(∞=0)]+Dl戈+D2)+=，．、q(2)：q肼+q+q+q。【4)1SIMO中动力定位时域仿真分析的式中：qwI为风载荷；g为二阶波浪诱导力；q。理论和应用分析为流载荷；q为其他外部力(波浪漂移阻力、来自定位和连接单元的外力等)。1·1slMO中的

8、时域计算1