[发明专利]基于动力定位能力综合标准的推力器局部最优配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及推力器局部最优配置方法，特别是涉及一种基于动力定位能力分析与定位能力综合标准的推力器局部最优配置方法。

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。在设计和使用一套新的动力定位系统时，操作安全一直是第一要位的。为了预期达到一种安全和有效的操作，该系统在工作海域不同艏向下能够承受的最大环境力是必须要了解清楚的。因此在设计新的动力定位系统海洋结构物时，必须要进行动力定位能力分析。

动力定位能力分析的结果一般受海洋结构物的螺旋桨配置影响较大。不同推力器配置下动力定位能力的比较通过动力定位能力综合标准进行。推力器的全局优化是从试验的角度进行，将海洋结构物推力器的位置离散化，通过不同推力器的位置结合，可以得到所有可能的推力器配置，通过对这些推力器配置进行动力定位能力分析和综合标准计算，可以找到最优的推力器配置方案。然而这种全局优化耗时长，在工程意义上应用很难。局部优化则并不对所有的推力器方案进行比较，而是针对某个推力器的位置进行优化，找到该推力器的最优位置后，用该最优位置更新原来位置，再对下一个推力器进行优化，以此类推，直到所有推力器的更新位置与原有位置一致时停止。虽然局部优化并不能得到全局最优的推力器配置方案，却能节省大量的计算资源，在工程应用意义上显得尤为重要。

发明内容

本发明就是为了解决在设计推力系统时，对推力器的配置方案最优化而提出的。

本发明原理如下：

推力器配置方案的局部最优化假设该海洋结构物的基本配置方案已定，但各推力器的位置坐标可在其原来位置附近进行小幅变动，局部最优化就是为确定各推力器的最终位置而提出的。各推力器的位置域离散为离散化的推力器坐标点，通过逐个对每个坐标点进行动力定位能力分析及综合动力定位能力计算，得到每个坐标点对应的综合定位能力，进而得到最优的坐标点。最优的推力器位置被该坐标点代替，以此类推，对所有推力器的坐标点进行优化，直到所有推力器的更新位置与原有位置一致时停止，即得到的该海洋结构物的最优推力器配置。

所述的综合定位能力标准，其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。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于动力定位能力综合标准的推力器局部最优配置方法，，该方法包括如下步骤：

步骤1，利用测量设备获取海洋结构物在工作海域定制的起始艏向角ψ_start和终止艏向角ψ_end，

计算该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),公式如下：

其中，C(ψ_i)表示海洋结构物的艏向角为ψ_i时的次数，P(ψ_i)表示海洋结构物的艏向角为ψ_i的概率；

如果无法得到海洋结构物艏向的统计结果，则假设其艏向在工作艏向区间中出现的概率相同，即C(ψ_i)＝C_onstant，则P(ψ)表示为：

步骤2，根据动力定位能力综合分析判断标准定制判断方案，公式如下：