[发明专利]一种减少动力定位船舶推进器磨损的推力分配方法

说明书

本发明公开了一种减少动力定位船舶推进器磨损的推力分配方法，先根据动力定位船舶的推进器布置情况，建立推力分配的数学模型，然后利用二次规划算法对所述的推力分配数学模型进行求解，得到各推进器的推力大小和方向，再计算上个分配周期的各推进器角度和当前分配推进器角度的差值，对比差值与规定阈值的大小，若差值大于阈值，则输出当前的推力大小和方向，若差值小于规定的阈值，则保持推进器的方位角不变，重新建立推力分配的数学模型进行二次推力分配，重新计算各推进器的推力大小和方向。采用本发明所提出的推力分配方法可以有效避免全回转推进器频繁转动，从而可以减少推进器的磨损，提供推进器的使用寿命。

技术领域

本发明属于船舶动力定位系统，尤其涉及一种动力定位系统中减少全回转推进器磨损的推力分配方法。

背景技术

当前动力定位系统在海洋工程船舶上的应用非常广泛，已经成为了开发和利用深海资源不可或缺的系统。传统的锚泊定位系统由于受到水深和船舶机动性的限制，不能满足船舶或平台深海定位作业的需要。而动力定位系统可以利用自身推进器产生的推力来抵消外界环境力，从而使船舶或平台保持在预定位置或轨迹上，具有不受水深限制、定位精度高、机动性好的优点。

推力分配是动力定位系统的重要组成部分，其主要功能是在有限的时间内快速找到各推进器的最优推力和角度的组合来满足控制器所要求的合力和力矩，其性能的好坏直接影响到动力定位船舶或平台海上作业定位的精确性、稳定性和操纵性。

动力定位船舶或平台通常会装备多个全回转推进器，由于海洋环境复杂多变，为了满足控制力和力矩的要求，在可变角度模式下，采用传统的推力分配方法，全回转推进器需要频繁快速的变换角度，从而导致全回转推进器的回转装置磨损严重，降低推进器的使用寿命，进而影响动力定位船舶或平台运营的经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少动力定位船舶推进器磨损的推力分配方法，在保证船舶或平台定位精度的前提下，可以避免全回转推进器频繁小角度转动，减少推进器的磨损，从而提高推进器的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种减少动力定位船舶推进器磨损的推力分配方法，包括如下步骤。

步骤1，根据动力定位船舶的推进器布置情况，建立推力分配的数学模型；

步骤2，利用二次规划算法对所述的推力分配数学模型进行求解，得到各推进器的推力大小和方向；

步骤3，计算上个分配周期和当前分配周期各推进器方位角度的差值∆α_i=α_0i-α_1i，对比方位角角度差值∆α_i和规定阈值δ的大小，若∆α_i≥δ，则直接输出当前分配的推力大小和方向；

步骤4，若∆α_iδ，则保持各推进器的方位角不变，重新建立推力分配的数学模型，进行二次推力分配，计算各推进器的推力大小和方向，然后输出推力分配结果。

进一步，所述的步骤4中，基于上个分配周期各推进器的方位角，以降低船舶燃油消耗和提高定位精度为目的，综合考虑推进系统的物理约束，新建如下推力分配数学模型：

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