[發(fā)明專利]基于二分法進(jìn)行動(dòng)力定位能力分析的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410269891.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104050370B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;徐勝文;金鑫;汪學(xué)鋒;邱荷珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 張寧展

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)力定位能力分析的方法，特別是對(duì)于具有多種推進(jìn)器類型或者多個(gè)推進(jìn)器的海洋結(jié)構(gòu)物。

背景技術(shù)

隨著人類的探索領(lǐng)域向廣袤的大洋延伸，在深水區(qū)域作業(yè)的海洋結(jié)構(gòu)物，如海洋平臺(tái)，各類工作船等的定位問(wèn)題變的日益突出。在淺水區(qū)域，海洋結(jié)構(gòu)物的定位尚且可以通過(guò)錨泊方式解決，但隨著水深的加大，錨泊定位的成本呈指數(shù)趨勢(shì)升高，所以需要新型的定位方式解決海洋結(jié)構(gòu)物定位的問(wèn)題。動(dòng)力定位便是在這一背景下出現(xiàn)并發(fā)展起來(lái)的。海洋結(jié)構(gòu)物上配置的動(dòng)力定位系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星或水聲列陣獲得結(jié)構(gòu)物當(dāng)前位置，控制器由其與目標(biāo)位置的偏差值計(jì)算出結(jié)構(gòu)物回復(fù)到目標(biāo)位置所需推力和轉(zhuǎn)矩，推力系統(tǒng)產(chǎn)生所需的推力和轉(zhuǎn)矩，使海洋結(jié)構(gòu)物保持在目標(biāo)位置附近。

動(dòng)力定位能力分析能夠得到海洋結(jié)構(gòu)物在不同艏向角下的動(dòng)力定位能力。在設(shè)計(jì)和使用一套新的動(dòng)力定位系統(tǒng)時(shí)，操作安全一直是第一要位的。為了預(yù)期達(dá)到一種安全和有效的操作，該系統(tǒng)在工作海域不同艏向下能夠承受的最大環(huán)境力是必須要了解清楚的。因此在設(shè)計(jì)新的動(dòng)力定位系統(tǒng)海洋結(jié)構(gòu)物時(shí)，必須要進(jìn)行動(dòng)力定位能力分析。

在進(jìn)行動(dòng)力定位能力分析時(shí)，傳統(tǒng)的求解方法是在某計(jì)算角度下，逐步增加風(fēng)速，通過(guò)推力分配，判斷有無(wú)可行解。如果有可行解，則代表海洋結(jié)構(gòu)物能夠抵抗該風(fēng)速所產(chǎn)生的力。繼續(xù)增加風(fēng)速，直到無(wú)可行解產(chǎn)生，即得到該角度下海洋結(jié)構(gòu)物所能抵抗的最大風(fēng)速，該角度的定位能力分析完成。再變換到其他角度進(jìn)行分析。但是該方法所存在的缺點(diǎn)就是求解過(guò)程較慢，在進(jìn)行求解的過(guò)程中，通常是要遍歷計(jì)算域內(nèi)的所有值，以判斷是否存在可行解。另外，計(jì)算的規(guī)模以及計(jì)算步數(shù)事先也并不可知和估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決在動(dòng)力定位能力分析計(jì)算中計(jì)算速度較慢以及求解步數(shù)事先不可估計(jì)而提出的一種基于二分法進(jìn)行動(dòng)力定位能力分析的方法。

本發(fā)明原理如下：

該方法以所設(shè)計(jì)的二分判斷函數(shù)作為求解流程的判斷條件，風(fēng)速作用區(qū)間構(gòu)成求解過(guò)程的初始條件和后續(xù)迭代條件,求解容許誤差作為求解終止與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)。在二分判斷函數(shù)、風(fēng)速作用區(qū)間和求解容許誤差的共同作用下，不僅可以進(jìn)行動(dòng)力定位能力分析的快速求解，同時(shí)也能夠估計(jì)總體尋優(yōu)步數(shù)。

求解容許誤差的選擇能夠區(qū)分不同的求解精度，同時(shí)影響總體尋優(yōu)步數(shù)。

本發(fā)明技術(shù)解決方案如下：

步驟1，根據(jù)動(dòng)力定位能力快速求解方法制定二分判斷函數(shù)。

I=1,x∈A0,x∉A]]>

其中，I為二分判斷函數(shù)，x∈A表示在所求解的區(qū)域內(nèi)存在可行解，此時(shí)，I＝１，表示最終可承受的風(fēng)速會(huì)大于現(xiàn)在的計(jì)算風(fēng)速；表示在所求解的區(qū)域內(nèi)不存在可行解，此時(shí)I＝0，表示最終可承受的風(fēng)速會(huì)不大于現(xiàn)在的計(jì)算風(fēng)速。

步驟2，確定風(fēng)速作用區(qū)間[a，b]。為確保本方法的計(jì)算效率和穩(wěn)定性，風(fēng)速作用區(qū)間應(yīng)該在包括最小和最大風(fēng)速的前提下，盡可能的小，以減少計(jì)算時(shí)間。通常選取180°和90°艏向角情況下的最大風(fēng)速作為參考。本方法建議風(fēng)速作用區(qū)間的初始選值為：