智能型铺管船移位监控平台的设计与应用

论文摘要

我国海洋资源丰富,其中近海油气资源占有很大比重,对这一资源的开采需要通过海洋油气管道来进行输送,而铺管船便是铺设海洋管道的主要设备,它在海洋工程建设中占有至关重要的位置。铺管船在正常作业时后面托有很长的管线,并且要严格地沿预定航线进行铺设,但其整体受风、浪、涌的干扰强烈,一般的涡轮动力系统很难满足要求。为了解决这一问题,需要在船头和船尾分别装备多台锚机并抛出多条锚缆,然后通过收放各个锚缆来控制船体的方位。铺管船的移位控制系统正是建立于各锚缆的综合调节之上。由于各锚缆的作用以及船体本身之间具有非线性、耦合性、大惯性、时变性和一些其它不确定的复杂运动特性,使得执行机构与被控对象的数学模型难以建立,严重阻碍了自动控制在铺管船上的应用。目前,国内外正在使用的铺管船,绝大多数只提供手动控制平台,需要同时对多组按钮进行反复操作,使用很不方便。该平台的监控数据不能形象展示,可读性差,各种信息很难融合。随着现代科技的发展,数据处理设备和自动控制方法都有了突破性进步,一些计算机监控系统和智能控制方法正在逐步走向应用并日趋成熟。本课题所研究的智能型铺管船的移位控制平台,在这种趋势中应运而生,它能够兼容手动控制平台并弥补其不足,将多方面信息集中于上位机主控单元中进行综合处理。本论文基于“组态王”并结合VC++开发了一套适用于智能型铺管船的上位机移位控制软件,包括人机对话界面和操作信息处理、操作流程控制、系统功能扩展和数据通信等功能模块,提供了一个多功能仿真与应用平台。该系统功能齐全,界面友好,运行稳定,能够满足用户的需求。本文在智能控制方法上有一些新的探讨,初步提出了模糊控制器与神经网络独特的并联调节模式,这对智能控制在其它复杂系统中的应用具有借鉴、指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 铺管船简介与发展概况
• 1.2.1 铺管船的结构特点
• 1.2.2 铺管船的功能要求
• 1.2.3 国内外铺管船现状
• 1.3 本文的研究工作与安排
• 1.4 本章小节
• 2 铺管船人机对话界面规划
• 2.1 主控界面
• 2.1.1 图形运动设计
• 2.1.2 参数显示设计
• 2.1.3 控制台功能设计
• 2.2 GPS界面
• 2.2.1 历史数据的记录与再现
• 2.2.2 描点功能的实现
• 2.2.3 坐标数据的读取与分析
• 2.3 示教界面
• 2.3.1 手动示教
• 2.3.2 学习演示
• 2.4 机组界面
• 2.4.1 电机运行状况指示
• 2.4.2 控制功能按钮设计
• 2.5 本章小结
• 3 铺管船移位控制方案的设计与实现
• 3.1 手动控制方案
• 3.1.1 功能结构分析
• 3.1.2 数据处理算法
• 3.1.3 操作流程说明
• 3.2 智能控制方案
• 3.2.1 控制系统结构分析与设计
• 3.2.2 基本模糊控制器的设计与实现
• 3.2.3 人工神经网络对模糊控制器的改进
• 3.3 本章小结
• 4 铺管船系统辅助功能的设计与实现
• 4.1 DDE会话
• 4.1.1 DDE原理简介
• 4.1.2 DDE服务器的创建
• 4.1.3 DDE客户端的创建
• 4.2 RS232通信
• 4.2.1 MSComm控件简介
• 4.2.2 MSComm控件的添加与初始化
• 4.2.3 发送、接收线程的启动与关闭
• 4.2.4 接收数据的显示
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢