[发明专利]基于综合动力定位能力的推力敏感性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于综合动力定位能力的推力敏感性分析方法，是分析动力定位系统的推力系统中每个推力器推力对定位能力的敏感性方法。

背景技术

随着人类的探索领域向广袤的大洋延伸，在深水区域作业的海洋结构物，如海洋平台，各类工作船等的定位问题变的日益突出。在浅水区域，海洋结构物的定位尚且可以通过锚泊方式解决，但随着水深的加大，锚泊定位的成本呈指数趋势升高，所以需要新型的定位方式解决海洋结构物定位的问题。动力定位便是在这一背景下出现并发展起来的。海洋结构物上配置的动力定位系统通过卫星或水声列阵获得结构物当前位置，控制器由其与目标位置的偏差值计算出结构物回复到目标位置所需推力和转矩，推力系统产生所需的推力和转矩，使海洋结构物保持在目标位置附近。

动力定位能力分析能够得到海洋结构物在不同艏向角下的动力定位能力。海洋结构物通过由几种不同推力器组成的推力系统产生的推力和力矩来平衡所受到的环境力和力矩。推力器的推力对于海洋结构物的综合定位能力非常重要。为了得到每个推力器对整个动力定位能力的影响以及辨别敏感性最高的推力器，必须要进行推力敏感性分析。当需要提高海洋结构物的定位能力的时候，增加敏感性最高的推力器的推力，效果更明显。另外，在设计推力系统时，敏感性最高的推力器需要更高的安全系数，以保证整个推力系统的正常工作。

推力敏感性分析研究推力系统中所有推力器的推力敏感性。给定一个展开系数向量，每个推力器根据推力展开系数进行动力定位能力分析和综合定位能力计算，得到每个推力器推力敏感性结果。根据所给定的作业艏向区间，综合定位能力-推力器推力曲线的斜率为推力敏感性。斜率越大，表示推力敏感性越大。

发明内容

本发明就是为了分析在动力定位推力系统中每个推力器的推力对综合动力定位能力的影响大小，解决在动力定位系统无法提供足够推力时选取更有效的方法，同时为设计推力系统提供可靠指导。

本发明原理如下：

综合分析判断标准考虑两方面：整体平均动力定位能力和定位能力的稳定性。整体平均动力定位能力考虑海洋结构物在工作海域的工作艏向区间(指该海洋结构物相对于海洋环境条件的艏向角的区间)与其艏向在此艏向区间内的概率密度分布函数，计算动力定位能力分析结果的期望值。定位能力的稳定性由此区间上的动力定位能力的标准差和期望值的公式计算得到。

所述的工作艏向区间，根据长时间对此海洋结构物在海上工作的调查得到。所述的概率密度分布函数，根据长时间对此海洋结构物在海上工作的艏向的统计得到。因此，可以认为该动力定位能力综合分析判断标准是专门为特定的海洋结构物工作在特定的海域中定制的。

工作艏向区间和艏向的概率密度分布函数构成工作海域下海洋结构物的特定工作海况。在此定制的工作海况下可得到所述的整体平均定位能力和定位能力的稳定性，通过两者的结合定制综合分析判断标准，推力器推力通过所述的综合分析标准得到综合定位能力。推力器推力和综合定位能力构成推力敏感性分析方法。

体平均定位能力和定位能力的稳定性，可以通过调节它们在整体定位能力中的权重定制不同的判断方案，从而得到不同的综合定位能力，进而得到不同的推力敏感性结果。

在所述推力敏感性分析中，假设各个推进器的推力是相互独立的。

本发明的技术解决方法如下：

一种基于综合定位能力的推力敏感性分析方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，由罗经等测量设备获取海洋结构物在工作海域定制的起始艏向角和终止艏向角ψ_start，ψ_end，可由对该海洋结构物在工作海域的长期调查得到。海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]内的概率密度分布函数P(ψ)，可由对该海洋结构物在工作海域的长期的统计得到。

通过长期统计得到海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]中的概率密度分布函数P(ψ)的具体方法为：