[发明专利]一种动力定位仿真试验平台及控位方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种动力定位仿真试验平台，本发明也涉及一种动力定位仿真控位方法。

背景技术

随着陆地资源的日益紧张，各国都把经济发展中心转移到了资源丰富的海洋上。21世纪人类步入了海洋经济时代，人类对海洋的开发和探索的范围也越来越广，动力定位技术在海洋钻井船、深海救生船、科学考察船和布缆船等方面起到了越来越重要的作用。近些年，随着自动控制理论的发展，动力定位系统的性能也不断提高。

公开号为CN102074144A的专利文件中公开了一种船舶位置运动试验平台，该平台由上下两层组成，每层均是一个二维运动装置，且能够较好的实现船舶的位置控制，但是该平台不是六自由度的，无法模拟船舶的六自由度运动及控制。美国专利文件US10233389A1中公开了一种动力定位系统，该系统可保持水面舰船的位置和艏向，并有较好的抗干扰能力，但是该系统只能实现三自由度的动力定位功能。

以上技术方案的共性在于：都是针对三自由度运动的系统进行的设计，无法对六自由度运动的船舶进行仿真试验。

发明内容

本发明的目的在于提供了可以用来进行动力定位系统的半实物仿真试验，能够模拟船舶的六自由度运动的动力定位仿真试验平台。本发明的目的还在于提供基于动力定位仿真试验平台的控位方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的动力定位仿真试验平台包括船舶运动仿真计算机7、三自由度水平运动平台8、四自由度运动转台9、数据处理计算机4、综合显控计算机6、罗经1、GPS2和MRU3，数据处理计算机4、船舶运动仿真计算机7、三自由度水平运动平台8和四自由度运动转台9通过以太网连接成一个局域网，四自由度运动转台9安装在三自由度水平运动平台8上，罗经1、GPS2和MRU3均安装在四自由度运动转台9上并与数据处理计算机4通过串口连接，数据处理计算机4中加载有数据融合算法5。

本发明的动力定位仿真试验平台还可以包括：

综合显控计算机6中装有一套状态显示及平台控制软件10，所述状态显示及平台控制软件10由船舶运动仿真状态显示软件11、平台运动状态显示软件13和平台控制软件12组成，其中平台运动状态显示软件13又包含三自由度平台状态视图14和四自由度运动转台状态视图15。

基于本发明的动力定位仿真试验平台的控位方法：

(1)船舶运动仿真计算机将计算出来的船舶运动的位置和姿态信息通过以太网发给综合显控计算机，综合显控计算机以图形动画的方式将船舶运动的位置和姿态信息实时地显示在显示器上；

(2)数据处理计算机通过串口分别从罗经、GPS和MRU采集仿真平台的位置和姿态信息，首先进行数据融合处理，然后按照通信协议进行打包封装，并通过以太网发送给综合显控计算机，由综合显控计算机将相应的信息以图形界面的方式显示在显示器上；

(3)综合显控计算机接到船舶运动仿真计算机计算出的船舶位置和姿态信息以及试验平台的位置和姿态信息后，由平台控制软件计算出平台运动所需的控制指令，然后按照通信协议对控制指令分别进行打包指令处理，最后通过以太网分别发送给三自由度水平运动平台和四自由度运动转台；同时，控制指令数据也以图形界面的方式实时显示在显示器上。

基于本发明的动力定位仿真试验平台的控位方法还可以包括：

1、所述的船舶运动的位置和姿态信息包括：船舶的北东位置、航向角、升沉位置、纵倾角和横倾角。

2、所述的试验平台位置和姿态信息包括：三自由度水平运动平台的经纬度和航向角、四自由度运动转台的横倾角、纵倾角、航向角和升沉位置；测量试验平台的位置和姿态信息的传感器为：罗经、GPS和MRU。

本发明可用于模拟船舶的六自由度运动，并可结合该试验装置进行动力定位系统的半实物仿真验证及控制方法研究。

附图说明

图1为本发明的动力定位仿真试验平台的结构组成示意图；

图2为状态显示及平台控制软件的结构图；

图3为数据信息流结构图；

图4为仿真平台航向角跟踪曲线图；

图5a-图5b为仿真平台北向、东向位移跟踪曲线图；

图6为仿真平台轨迹跟踪曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行更详细地描述：