[发明专利]一种基于半潜船的动力定位系统半实物仿真平台及方法

说明书

技术领域

本发明属于动力定位技术领域，具体涉及一种基于半潜船的动力定位系统半实物仿真平台及方法。

背景技术

海洋蕴藏着人类可以利用的丰富自然资源，随着陆地石油等能源的逐渐枯竭，人类对海洋资源的依赖也快速增加。为了开釆海洋资源，尤其是深海油气，不受水深限制的船舶或海洋平台成为研究的热点。半潜船这种特种海运船舶随即诞生了。半潜船是专门从事运输大型海上石油钻井平台、大型舰船、潜艇、龙门吊、预制桥梁构件等超长超重，但又无法分割吊运的超大型设备。如中国“泰安口轮”半潜船，装货平台就像一个足球场，装卸大型浮货物时可以下潜19米，装载平台没入水深9米，泰安口轮总长156米，型宽32.2米，型深10米，载重量18000吨，可在海上承运重10000吨以上的货物。我国是继荷兰之后第二个掌握半潜船技术的国家，目前半潜船运输属于高技术的寡头垄断行业，其在海洋资源开发、大型设备运输以及国防建设等方面发挥着巨大的作用。半潜船在装货时，通过自身的下潜与上浮，方便大型设备的装载，半潜船也因此得名。在海洋尤其是深海海域中，要精确固位船身位置有一定难度，所以动力定位(DP)就成为了深海开发的关键技术之一，船舶动力定位是指在风浪流等持续扰动下，不借助锚泊系统，利用船舶本身的推进装置使船舶以一定的姿态保持在海面某目标位置或精确地跟踪某一给定轨迹，以完成各种作业任务，它具有控制精度高、灵活性好、成本不会随水深增加而增加的优点。

半潜船动力定位模拟器为操作者提供了“类实船操作”的方式，在研究过程中如何对所设计的动力定位系统的软、硬件进行有效的验证是动力定位系统设计的主要问题，构建和实船一样的仿真系统对于降低实船调试成本和风险，提高模型试验和实船海试效率，缩短系统设计周期，具有积极的作用。

发明内容

为了解决上述技问题，本发明基于系统建模与仿真的校核、验证和验收技术，提供了一种基于半潜船的动力定位系统半实物仿真平台及方法，旨在加速先进控制理论在船舶动力定位系统控制领域中的应用。

本发明的仿真平台所采用的技术方案是：一种基于半潜船的动力定位系统半实物仿真平台，其特征在于：DP(Dynamic Positioning，动力定位系统)操作台、网络交换机、仿真工作站、三维可视化工作站和投影机构；

所述DP操作台包括控制计算机、操作面板和仿真模块；

所述控制计算机、仿真工作站、三维可视化工作站由网络交换机通过以太网连接成一个局域网；

所述DP操作台通过操作面板进行指令控制三维可视化工作站，所述三维可视化工作站通过视频线连接显示仿真信息的投影机构。

本发明的仿真方法所采用的技术方案是：一种基于半潜船的动力定位系统半实物仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：控制计算机通过操作面板设置控制指令，仿真工作站设定海洋环境信息；

步骤2：控制指令和海洋环境信息均送入控制计算机中；

步骤3：控制计算机读取海洋环境信息和控制指令后进行运算，根据推力分配给出各个推进器的控制指令，作用于船舶子模块；

船舶子模块根据当前船舶所受到的合力力矩进行运动，并把当前船舶状态信息送给数学模型子模块；

数学模型子模块把当前船舶状态信息送给控制计算机，控制计算机处理后将船舶状态信息送三维可视化工作站；

步骤4：三维可视化工作站根据船舶状态信息和海洋环境信息进行计算，通过投影机构进行投影仿真。

本发明是一种具有结构简单、操作灵活、调试方便、性能稳定、仿真效果好等特点的动力定位半实物仿真平台。

附图说明

图1为本发明实施例的DP操作台正视图。

图2为本发明实施例的DP操作台侧视图。

图3为本发明实施例的DP操作台的操作面板示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1和图2，本发明提供的一种基于半潜船的动力定位系统半实物仿真平台，DP(Dynamic Positioning，动力定位系统)操作台、网络交换机、仿真工作站、三维可视化工作站和投影机构；DP操作台包括控制计算机、操作面板和仿真模块；仿真模块由海洋环境子模块、数学模型子模块和船舶子模块组成；