[发明专利]一种多冗余仲裁的动力定位控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种多冗余仲裁的动力定位控制系统及方法，该系统包括控制计算机群和传感器系统，控制计算机群包括多个控制计算机，传感器系统包括多个数据采集单元；还包括仲裁单元，仲裁单元之间电性连接，仲裁单元的数量至少是两个，所述控制计算机群中各个控制计算机均与仲裁单元电性连接，所述传感器系统中的各个数据采集单元均与仲裁单元电性连接。本发明的系统通过设置两个独立仲裁单元，并且分别与所有控制计算机相连接，从而提高了该控制系统的稳定性。

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种多冗余仲裁的多冗余计算机控制系统及方法。

背景技术

动力定位(Dynamic Positioning)是船舶或海上浮式结构物借助闭环控制系统来实现海上作业位置精确保持的一项技术，被广泛应用于半潜式钻井平台、钻井船舶以及各类辅助作业船舶。在系统组成上，动力定位系统包括四大部分：传感器系统、控制系统、推力器系统以及动力系统。近年来，随着海上油气勘探不断向深海区域拓展，国际海事组织(IMO)与各国船级社对海上动力定位作业的安全性与可靠性提出了很高的要求，动力定位系统单一的控制器结构已不能满足海上油气平台常年不间断的作业要求。

对文献检索发现，专利(201110149060.6)《DP-3级动力定位的半实物仿真其方法》中所述的控制计算与冗余管理在同一台计算机中，只依靠计算机内部进行的软件表决来判断计算机是否有故障。专利(201210458941.0)《一种三冗余的船舶动力定位控制计算机系统》中所述的三冗余控制计算机系统，其仲裁单元和与之相连的独立控制计算机中任何一个出现故障时，由该仲裁单元和控制计算机组成的控制子系统就会失去控制功能。

此外，较多文献提出由一个独立的仲裁单元对三个控制计算机的运行情况进行监控和冗余切换，一旦独立的仲裁单元出现故障就会造成整个动力定位控制系统的故障。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种多冗余仲裁的动力定位控制系统，其能解决动力定位系统的稳定性的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种多冗余仲裁的动力定位控制方法，其能解决动力定位系统的稳定性的技术问题。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种多冗余仲裁的动力定位系统，包括控制计算机群和传感器系统，所述控制计算机群包括多个控制计算机，所述传感器系统包括多个数据采集单元；

还包括仲裁单元，所述仲裁单元的数量至少为两个，所述仲裁单元之间电性连接，所述控制计算机群中各个控制计算机均与仲裁单元电性连接，所述传感器系统中的各个数据采集单元均与仲裁单元电性连接。

优选的，所述传感器系统包括位置传感器、航向传感器、姿态传感器、风传感器和海流传感器。

优选的，所述仲裁单元的数量为两个。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种多冗余仲裁的动力定位方法，该方法应用于如上述任意一项所述的动力定位控制系统，包括以下步骤：

S1：设定主仲裁单元，并对主仲裁单元和从仲裁单元进行同步；

S2：通过主仲裁单元对控制计算机群实施同步，同步完成后设定主控制计算机；

S3：主、从仲裁单元同步接收数据采集单元上传的传感器数据，并对传感器数据进行输入仲裁以得到控制输入信号，主仲裁单元将该控制输入信号发送至各控制计算机；

S4：各控制计算机按照同一控制步长，对主仲裁单元发送的控制输入信号进行控制解算，并将得到的解算输出结果发送给主从仲裁单元进行输出仲裁，以获取主仲裁单元输出仲裁的控制输出结果；