[發(fā)明專利]一種多冗余仲裁的動力定位控制系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106950820B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 王芳;韓磊;張橋;楊夢萍;周東輝
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 胡擁軍

本發(fā)明公開了一種多冗余仲裁的動力定位控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括控制計算機群和傳感器系統(tǒng)，控制計算機群包括多個控制計算機，傳感器系統(tǒng)包括多個數(shù)據(jù)采集單元；還包括仲裁單元，仲裁單元之間電性連接，仲裁單元的數(shù)量至少是兩個，所述控制計算機群中各個控制計算機均與仲裁單元電性連接，所述傳感器系統(tǒng)中的各個數(shù)據(jù)采集單元均與仲裁單元電性連接。本發(fā)明的系統(tǒng)通過設置兩個獨立仲裁單元，并且分別與所有控制計算機相連接，從而提高了該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明屬于船舶與海洋工程領域，尤其涉及一種多冗余仲裁的多冗余計算機控制系統(tǒng)及方法。

背景技術

動力定位(Dynamic Positioning)是船舶或海上浮式結構物借助閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)海上作業(yè)位置精確保持的一項技術，被廣泛應用于半潛式鉆井平臺、鉆井船舶以及各類輔助作業(yè)船舶。在系統(tǒng)組成上，動力定位系統(tǒng)包括四大部分：傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、推力器系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)。近年來，隨著海上油氣勘探不斷向深海區(qū)域拓展，國際海事組織(IMO)與各國船級社對海上動力定位作業(yè)的安全性與可靠性提出了很高的要求，動力定位系統(tǒng)單一的控制器結構已不能滿足海上油氣平臺常年不間斷的作業(yè)要求。

對文獻檢索發(fā)現(xiàn)，專利(201110149060.6)《DP-3級動力定位的半實物仿真其方法》中所述的控制計算與冗余管理在同一臺計算機中，只依靠計算機內部進行的軟件表決來判斷計算機是否有故障。專利(201210458941.0)《一種三冗余的船舶動力定位控制計算機系統(tǒng)》中所述的三冗余控制計算機系統(tǒng)，其仲裁單元和與之相連的獨立控制計算機中任何一個出現(xiàn)故障時，由該仲裁單元和控制計算機組成的控制子系統(tǒng)就會失去控制功能。

此外，較多文獻提出由一個獨立的仲裁單元對三個控制計算機的運行情況進行監(jiān)控和冗余切換，一旦獨立的仲裁單元出現(xiàn)故障就會造成整個動力定位控制系統(tǒng)的故障。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種多冗余仲裁的動力定位控制系統(tǒng)，其能解決動力定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性的技術問題。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種多冗余仲裁的動力定位控制方法，其能解決動力定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性的技術問題。

本發(fā)明的目的之一采用以下技術方案實現(xiàn)：

一種多冗余仲裁的動力定位系統(tǒng)，包括控制計算機群和傳感器系統(tǒng)，所述控制計算機群包括多個控制計算機，所述傳感器系統(tǒng)包括多個數(shù)據(jù)采集單元；

還包括仲裁單元，所述仲裁單元的數(shù)量至少為兩個，所述仲裁單元之間電性連接，所述控制計算機群中各個控制計算機均與仲裁單元電性連接，所述傳感器系統(tǒng)中的各個數(shù)據(jù)采集單元均與仲裁單元電性連接。

優(yōu)選的，所述傳感器系統(tǒng)包括位置傳感器、航向傳感器、姿態(tài)傳感器、風傳感器和海流傳感器。

優(yōu)選的，所述仲裁單元的數(shù)量為兩個。

本發(fā)明的目的之二采用以下技術方案實現(xiàn)：

一種多冗余仲裁的動力定位方法，該方法應用于如上述任意一項所述的動力定位控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

S1：設定主仲裁單元，并對主仲裁單元和從仲裁單元進行同步；

S2：通過主仲裁單元對控制計算機群實施同步，同步完成后設定主控制計算機；

S3：主、從仲裁單元同步接收數(shù)據(jù)采集單元上傳的傳感器數(shù)據(jù)，并對傳感器數(shù)據(jù)進行輸入仲裁以得到控制輸入信號，主仲裁單元將該控制輸入信號發(fā)送至各控制計算機；

S4：各控制計算機按照同一控制步長，對主仲裁單元發(fā)送的控制輸入信號進行控制解算，并將得到的解算輸出結果發(fā)送給主從仲裁單元進行輸出仲裁，以獲取主仲裁單元輸出仲裁的控制輸出結果；