[发明专利]一种考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法。通过采集本船和它船的实际位姿信息以及速度信息，得到船舶的低频位姿信息和速度信息；该信息传递给控制系统，经干扰估计器对船间效应干扰进行估计，滤波反步控制器二阶滤波器对常规反步法所需的虚拟控制量及其导数进行逼近，避免了高阶系统的反步法设计中虚拟控制量求导的复杂计算；滤波反步控制器解算合适的控制指令，驱动船舶的推进器系统调整船舶的位置、艏向和速度，实现平台拆解船的准确对接作业。此发明利用滤波器取代了常规反步法中对虚拟控制量的求导过程，简化了控制器的设计过程和控制器的结构；而干扰估计器能够估计船舶所受船间效应干扰，提高了控制方法的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及动力定位船舶控制领域，尤其涉及一种考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法。

背景技术

超大型海上油田设施拆解作业是一项涉及多领域的系统性工程，技术含量高、作业风险大，并且需要充分考虑拆解作业的安全和环保等要素要求。因此，开展超大型海上油田设施拆解装备技术研究，研制海上平台拆解专用装备，特别是针对此类油田设施的一体化拆解作业，对提升我国海洋工程研发水平、开拓海工拆除市场、促进相关产业发展具有重大战略意义。

海上结构物拆解整个作业过程中有几个阶段需要进行定位，包括半潜驳船靠拢待拆平台、举升臂末端叉臂对接工装件、待拆平台坐落运输驳船基础结构等。与常规的定位作业相比，平台拆解过程中两船/多船距离很近，且需要船与平台间刚性连接，为实现海上对接作业的精准定位控制，除了需要考虑平台自身对拆解船带来的影响意外，还需要额外考虑船间效应及船间干扰对动力定位控制的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法，该方法能够对船间效应及船间干扰进行实时估计，实现干扰的前馈控制，提高定位性能，完成准确高效的对接作业。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1、一种考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法，其特征是：

(一)本发明的考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法包括控制系统(2)，导引律(4)，数据处理与滤波器(6)，船舶信息采集器(7)。导引律(4)根据输入的期望位置和艏向，以本船初始位置和艏向为起点生成一组光滑的路径，根据该路径可以得到各个时刻的导引位置、速度和加速度信息；船舶信息采集器(7)采集本船和它船的位置、艏向、速度等信息，并将其传递给数据处理与滤波器(6)；数据处理与滤波器(6)将船舶信息采集器(7)采集到的信息进行数据融合和滤波后，得到平台拆解船和它船的低频位置、艏向和速度信息；干扰估计器(5)同时接收导引(4)和数据处理与滤波器(6)的数据，对控制器所需的未知船间效应干扰进行估计；滤波反步控制器(3)同时接收导引系统(4)提供的期望信息及其导数、数据处理与滤波器(6)提供的新的状态变量信息，以及干扰估计器(5)提供的对未知船间效应干扰的估计输出，经一系列解算得到相应的控制指令信息，调整平台拆解船的纵向推力、横向推力及转首力矩，实现对船舶的准确控制，完成平台拆解船与平台间的准确对接。

(二)导引律(4)通过给定的期望目标与船舶的初始位置，生成一条光滑的期望路径，根据该路径可以得到各时刻船舶的期望位姿、速度和平滑的加速度，使得船舶经过加速、匀速、减速的过程，最后以期望的艏向稳定在期望位置；将得到的期望位姿、速度和加速度传递给控制系统(2)以供估计未知船间效应干扰和解算控制指令；

(三)船舶信息采集器(7)同时采集本船和它船的信息，包括位置、艏向和速度信息，将其打包传递给数据处理和滤波器(6)，供其处理得到控制系统(2)所需的信息数据；

(四)数据处理与滤波器(6)将船舶信息采集器(7)采集到的信息进行数据融合，剔除不合理数据后滤波，得到平台拆解船和它船的低频位置、艏向和速度信息；