深海石油平台支援船（osv）动力定位.doc
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深海石油平台支援船（osv）动力定位,大摘要随着人类对海洋的开发不断向深海扩展，传统的锚泊系统已经不能满足深海地区船舶定位的作业要求，因此，动力定位系统应运而生。动力定位的基本作用是保持海洋结构物在某一位置和艏向上，提供稳定的作业环境，使油气开采、勘探等各项活动能够顺利进行。海洋环境的最大特点是随机性和难预测性，动力定位的作用是要能抵消外界载荷的低频作用，...
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大摘要
随着人类对海洋的开发不断向深海扩展，传统的锚泊系统已经不能满足深海地区船舶定位的作业要求，因此，动力定位系统应运而生。动力定位的基本作用是保持海洋结构物在某一位置和艏向上，提供稳定的作业环境，使油气开采、勘探等各项活动能够顺利进行。海洋环境的最大特点是随机性和难预测性，动力定位的作用是要能抵消外界载荷的低频作用，防止海洋结构物的慢漂运动。现在，动力定位船已经投入应用，并且具有比较好的实用性和经济性，显示了动力定位应用的广阔前景。
本文以镇江船厂建造的大功率深海石油平台支援船（OSV）为研究对象，分析了OSV的动力定位系统，主要对动力定位的控制方法进行了研究，所研究的动力定位控制方法依赖于准确的船舶运动数学模型，因此，首先研究船舶运动数学模型的特征以及海洋环境的运动数学模型，以OSV为研究对象，根据OSV的具体特征，建立了OSV的运动数学模型，并对OSV的操纵性进行了计算机仿真，与实船试验进行对比，验证了数学模型的正确性，并在此数学模型的基础上试探性的研究了一种快速定位控制方法，对此方法进行了模拟仿真，通过仿真结果验证了此控制方法的合理性。本文对该OSV的动力定位控制系统进行了研究，主要做了以下几个方面的工作：
1、研究船舶运动与建模的基本理论知识，了解船舶的运动特性，船舶运动数学模型以及海洋环境的数学模型是研究船舶动力定位技术的基础，选择合理的坐标系，确定用于控制系统研究和计算机模拟仿真船舶运动用的数学模型，是进行研究工作的理论依据。本文对本船的船型和实际海况进行调研，分析船舶运动与数学模型之间的关系，并研究了海洋环境的数学模型，建立一个适合OSV的动力定位运动数学模型，使用MATLAB语言编制了仿真程序，并对仿真计算结果与实船试验进行对比，验证数学模型的正确性。
2、讨论了OSV动力定位的测量系统，动力定位系统通过测量装置获得实现动力定位功能所必需的船舶位置、艏向、风速和风向等信息。通过对船舶动力定位的测量系统进行分析，讨论了位置测量、艏向测量以及风速风向仪的工作原理，并通过对海洋平台支援船的分析，得到适合支援船动力定位的测量系统。
3、对动力定位控制系统进行分析研究，并且通过对目前常用的一些控制理论和控制方法的分析，得出了这些控制方法的优点与缺陷，根据OSV在作业时的具体特点，试探性的研究了一种快速定位控制方法，并且对该控制方法中需要的一些因素进行了研究，最后通过MATLAB软件对此控制方法进行了仿真模拟，从理论上证明了动力定位控制方法的有效性和合理性。
本文通过对该船的仿真研究，得出以下结论：
1、通过对OSV动力定位运动数学模型进行仿真研究，得到了水动力导数对船舶运动的影响，为提高船舶运动数学模型准确度提供参考。
2、试探性研究出一种快速定位方法，从仿真结果看，具有良好的控制效果，满足OSV作业时的定位要求。所做的工作对船舶的定点动力定位控制具有一定的参考价值，同时也为进一步深入该领域的研究打下了基础。
关键词 动力定位；控制理论；OSV；数学模型；仿真
Abstract
With the continued exploitation of the ocean by human extended to the deep sea, the traditional mooring system can not meet the operational requirements of ship positioning in the deep sea areas, therefore, dynamic positioning system came into being. The basic role of dynamic positioning is to maintain the position and heading of the marine structures, and providing a stable operating environment for the exploration of oil and gas proceed smoothly. The biggest characteristic of the marine environment is unpredictability and random, dynamic positioning is to be able to offset the effect of external low-frequency loads, and prevent the slow drift movement of the marine structures. Now, the dynamic positioning vessel has been put into application, and has a good practicality and economy, shows the broad prospects of the dynamic positioning applications.
In this paper, we have the high-power deep-sea oil platform support vessels (OSV) building by Zhenjiang Shipyard as research object, analysis the OSV's dynamic positioning system, mainly on study of the dynamic positioning control method, the study of dynamic positioning control method relied on accurate ship motion mathematical model, so at first, studied the characteristics of ship motion mathematical model and the mathematical model of marine environment, with the OSV as research object, according to the specific characteristics of OSV, established a mathematical model of OSV's, and simulated the OSV's handling movement, and compared with the real ship test to verify the correctness of the mathematical model and exploratory study a fast positioning control method based on the mathematical model, this method is simulated, the simulation results show the rationality of this control method. This paper have studied the dynamic position control system of the OSV, the main work as follow:
1、Research on the basic theoretical knowledge of ship motion and modeling, to understand the motion characteristics of ships, ship motion mathematical model and the marine environment mathematical model is the basis of dynamic positioning technology, choose the right coordinate system, determine the mathematical model used to control system and Ship motion simulation, it is the theoretical basis for research. In this paper, we have the survey of the ship and the actual sea conditions, analysis of the relationship between ship motion and the mathematical model, and study the mathematical model of the ..
随着人类对海洋的开发不断向深海扩展，传统的锚泊系统已经不能满足深海地区船舶定位的作业要求，因此，动力定位系统应运而生。动力定位的基本作用是保持海洋结构物在某一位置和艏向上，提供稳定的作业环境，使油气开采、勘探等各项活动能够顺利进行。海洋环境的最大特点是随机性和难预测性，动力定位的作用是要能抵消外界载荷的低频作用，防止海洋结构物的慢漂运动。现在，动力定位船已经投入应用，并且具有比较好的实用性和经济性，显示了动力定位应用的广阔前景。
本文以镇江船厂建造的大功率深海石油平台支援船（OSV）为研究对象，分析了OSV的动力定位系统，主要对动力定位的控制方法进行了研究，所研究的动力定位控制方法依赖于准确的船舶运动数学模型，因此，首先研究船舶运动数学模型的特征以及海洋环境的运动数学模型，以OSV为研究对象，根据OSV的具体特征，建立了OSV的运动数学模型，并对OSV的操纵性进行了计算机仿真，与实船试验进行对比，验证了数学模型的正确性，并在此数学模型的基础上试探性的研究了一种快速定位控制方法，对此方法进行了模拟仿真，通过仿真结果验证了此控制方法的合理性。本文对该OSV的动力定位控制系统进行了研究，主要做了以下几个方面的工作：
1、研究船舶运动与建模的基本理论知识，了解船舶的运动特性，船舶运动数学模型以及海洋环境的数学模型是研究船舶动力定位技术的基础，选择合理的坐标系，确定用于控制系统研究和计算机模拟仿真船舶运动用的数学模型，是进行研究工作的理论依据。本文对本船的船型和实际海况进行调研，分析船舶运动与数学模型之间的关系，并研究了海洋环境的数学模型，建立一个适合OSV的动力定位运动数学模型，使用MATLAB语言编制了仿真程序，并对仿真计算结果与实船试验进行对比，验证数学模型的正确性。
2、讨论了OSV动力定位的测量系统，动力定位系统通过测量装置获得实现动力定位功能所必需的船舶位置、艏向、风速和风向等信息。通过对船舶动力定位的测量系统进行分析，讨论了位置测量、艏向测量以及风速风向仪的工作原理，并通过对海洋平台支援船的分析，得到适合支援船动力定位的测量系统。
3、对动力定位控制系统进行分析研究，并且通过对目前常用的一些控制理论和控制方法的分析，得出了这些控制方法的优点与缺陷，根据OSV在作业时的具体特点，试探性的研究了一种快速定位控制方法，并且对该控制方法中需要的一些因素进行了研究，最后通过MATLAB软件对此控制方法进行了仿真模拟，从理论上证明了动力定位控制方法的有效性和合理性。
本文通过对该船的仿真研究，得出以下结论：
1、通过对OSV动力定位运动数学模型进行仿真研究，得到了水动力导数对船舶运动的影响，为提高船舶运动数学模型准确度提供参考。
2、试探性研究出一种快速定位方法，从仿真结果看，具有良好的控制效果，满足OSV作业时的定位要求。所做的工作对船舶的定点动力定位控制具有一定的参考价值，同时也为进一步深入该领域的研究打下了基础。
关键词 动力定位；控制理论；OSV；数学模型；仿真
Abstract
With the continued exploitation of the ocean by human extended to the deep sea, the traditional mooring system can not meet the operational requirements of ship positioning in the deep sea areas, therefore, dynamic positioning system came into being. The basic role of dynamic positioning is to maintain the position and heading of the marine structures, and providing a stable operating environment for the exploration of oil and gas proceed smoothly. The biggest characteristic of the marine environment is unpredictability and random, dynamic positioning is to be able to offset the effect of external low-frequency loads, and prevent the slow drift movement of the marine structures. Now, the dynamic positioning vessel has been put into application, and has a good practicality and economy, shows the broad prospects of the dynamic positioning applications.
In this paper, we have the high-power deep-sea oil platform support vessels (OSV) building by Zhenjiang Shipyard as research object, analysis the OSV's dynamic positioning system, mainly on study of the dynamic positioning control method, the study of dynamic positioning control method relied on accurate ship motion mathematical model, so at first, studied the characteristics of ship motion mathematical model and the mathematical model of marine environment, with the OSV as research object, according to the specific characteristics of OSV, established a mathematical model of OSV's, and simulated the OSV's handling movement, and compared with the real ship test to verify the correctness of the mathematical model and exploratory study a fast positioning control method based on the mathematical model, this method is simulated, the simulation results show the rationality of this control method. This paper have studied the dynamic position control system of the OSV, the main work as follow:
1、Research on the basic theoretical knowledge of ship motion and modeling, to understand the motion characteristics of ships, ship motion mathematical model and the marine environment mathematical model is the basis of dynamic positioning technology, choose the right coordinate system, determine the mathematical model used to control system and Ship motion simulation, it is the theoretical basis for research. In this paper, we have the survey of the ship and the actual sea conditions, analysis of the relationship between ship motion and the mathematical model, and study the mathematical model of the ..
