DP系统

DP系统（Dynamicpositioningsystem）介绍一．定义挪威船级社、美国船级社、英国劳氏船级社对动力定位船的定义如下：仅靠自身推力器的作用能够保持位置和艏向（固定位置或者预定轨道）的船舶。一般地，动力定位是指不用抛锚，而由船载计算机自动控制推进器来保持船舶或浮动平台位置的技术。它使用精密、先进的仪器来测定船或平台因风、浪、流作用而发生的位移和方向变化，通过计算机等自动控制系统对信息进行实时处理、计算，并自动控制若干个不同方向的推进器的推力大小和力矩，使船舶或平台回复到原有位置。随着动力定位技术的发展，动力定位的概念更加广泛，轨迹控制、跟踪控制等都属于动力定位范畴。二．系统结构（1）控制系统由一台装有控制器即控制软件的计算机执行控制，控制整个定位过程。控制软件的性能在很大程度上决定着整个系统的优劣。同时计算机也作为人工控制台使用，提供人机交互工作的平台，便于操作员监控管理。（2）位置参考测量系统和传感器系统位置参考系统负责测量出船舶或平台相对于某一参考点的位置和艏向。传感器系统包括有用于测量风速的风传感器，用于测量速度、加速度等运动信息的传感器。（3）动力系统动力系统的功能是为整个动力定位系统供电并负责电源的分配和管理。（4）推力系统推力系统是动力定位系统的执行机构，接受控制系统发出的推力指令产生推力。推力系统一般由多个推力器组成，以一定的布置形式安装在船体上不同位置广义上的推力系统还包括推力调节控制部件、转速反馈装置等部分。应用于动力定位的推力器，除了一般船舶上的主推进器，常用的型式还有隧道式推力器、全方位推力器及船体侧向推力器等。隧道推力器是将螺旋桨安装在贯穿船体两侧的隧道中，隧道一般垂直于船体的中心平面，因此只能提供横向力，同时为获得更大的回转力矩，安装位置要尽量靠近艏尾两端。全方位推力器是可以改变螺旋桨轴在水平面内方位的推力器，能够为定位提供任意方向上的推力，使用灵活方便。控制台操作员近年来发展出来的吊舱式电力推进器也在动力定位上得到了应用。吊舱式推进器的形式是把电机置于一流线型吊舱内，并直接和螺旋桨连接，形成一个独立的模块，整个模块也能全方位旋转，可提供任意方向上的推力。半潜式平台动力定位使用的推力器形式主要是全方位推力器或吊舱式推力器。由于动力定位只控制水平方向上的三种运动：纵荡、横荡和艏摇，因此推力系统应能在水平方向产生足够推力使平台保持定位。为达到定位要求推力系统需要具备两个能力：一是总推力值足够抵消使船体产生漂移的各种水平外力和力矩，包括风、浪、流等环境作用力和船体执行某些特定任务时可能产生的作业力；二是推力器具有足够快的动态响应速度，以便对外力的变化能够迅速做出反应。三．控制器动力定位系统的核心部分是控制器，控制器实际上是一种多回路反馈控制系统。控制方式有两种：一种称为后反馈，即控制系统是用船的瞬时位置与所要求位置的偏差作为输入来求得所需的推力大小和方向，这是目前的控制器普遍采用的方法；一种是前反馈，当能获得每一时刻作用在船体上的环境力的大小和方向，控制系统中所要求的推力就可由已知的环境力来确定。实际上采用前反馈能在运动发生之前就输入足够的抵抗推力，而不是根据运动发生后再计算出回复推力，这样可以减少能量消耗、保证更大的安全性以及减小推力器的磨损。目前来说一般只有风速信息易于测得，因此风力前馈常被集成到控制器中。控制器的工作流程主要包括：（1）处理传感器信息，求得实际位置与艏向；（2）将实际位置与艏向同基准值相比较，产生位置的偏差信号；（3）计算抵抗位置偏移所需要的恢复力和力矩，使偏差的平均值减小到零；（4）计算风力和力矩，提供风变化的前馈信息；（5）将反馈的风力和力矩信息叠加到误差信号所代表的力和力矩信息上，形成总的力和力矩；（6）按照推力分配逻辑，将力和力矩指令分配到各个推力器；（7）将推力指令转化为推力器指令。最后推力系统根据推力指令产生推力，实现定位操作。四．DP系统分类