In order for the probe to perform ocean exploration and survey research, it is necessary to adjust the position of the ship as desired by dynamic positioning system. The dynamic positioning system of T/S NARA is applied to K-POS dynamic positioning system of Kongsberg, which makes maintaining the ship's position, changing position and heading control possible. T/S NARA is not capable of dynamic positioning if one or more propulsive forces are lost with DP Level One. However, it is predicted that dynamic positioning can be achieved even at the time of missing one thrust in a good sea condition. Therefore, we want to analyze the effect of each propulsion on the performance of dynamic position system. When one of the bow thruster and azimuth thrusters lost their propulsion, maintaining the ship's position, changing position and heading control performance were compared and analyzed. If the situation occurred disable from using the bow thruster, they can not maintain ship's position. Azimuth thruster was influential for the ship's position control and bow thruster was influential in heading control. The excellent dynamic positioning performance can be achieved, considering the propulsion power that will have a impact on each situation in the future.
This paper presents a design method of dynamic positioning control system in view ofpractical design concept for reliability and robust realization. This method adopts a design method of multivariable robust servo system. The practical experiments of the dynamic positioning control were carried out for a semi-submersible 2-lower hull type platform model with 4 rotatable thrusters in a small water tank. The results fo overall experiment show that the proposed position control method will be an efficient method to the better control performance of dynamic positioning system under serere environment and it is substentially practicable for the platform.
To improve control performance, especially positioning speed, of a pneumatic positioning system, dynamic characteristics of a control valve should be considered. In case we design controller including dynamic characteristics of a control valve, it's not easy to design controller gain using simple state feedback because degree of a control system is increased. This study designed controller using loop shaping of $H_{\infty}$ control theory for a model composed of a pneumatic actuator and a control valve, and positioning experiment using this controller was performed. As a result, it was verified that the controller is useful for high speed positioning of a pneumatic positioning system.
The paper described the nonlinear dynamic motion behavior of a barge equipped with the portable outboard Dynamic Positioning(DP) control system in short-crested waves. The DP system based on the fuzzy theory is applied to control the thrusters to optimally adjust the ship position and heading in waves. In addition to the short-crested waves, the current, wind and nonlinear drifting force are also included in the calculations. The time domain simulations for the six degrees of freedom motions of the barge with the DP system are solved by the $4^{th}$ order Runge-Kutta method. The results show that the position and heading deviations are limited within acceptable ranges based on the present control method. When the dynamic positioning missions are needed, the technique of the alternative portable DP system developed here can serve as a practical tool to assist those ships without equipping with the DP facility.
본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.
The telematics positioning testbed is an infrastructure to test and verify positioning technology, the sub-component of telernatics system. The positioning testbed provides the environment of performance analysis for acquisition of static and dynamic positioning information using telematics vehicle. This testbed consists of onboard positioning system, positioning reference station and lab positioning server. The onboard positioning system equipped in telematics vehicle, consists of target positioning system, reference positioning system, and analysis tool. A equipment acquiring high precision positioning data obtained from GPS combined with IMU was set as a reference positioning system. Analysis tool compares observed positioning data with high precision positioning information from a reference positioning system, and processes positioning information. Positioning reference station is RTK system used for reducing atmosphere error, and it transmits corrected information to reference positioning system. Positioning server which is located at laboratory manages positioning database and provides monitoring data to integrated testbed operating system. It is expected that the testbed supports commercialization of telernatics technology and services, integrated testing among component technology and verification.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권7호
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pp.935-941
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2012
This paper describes a study of conventional electrical rig and simulated application of Flywheel Energy Storage system on the power system of the offshore plants with dynamic positioning system with the following aims: improve fuel consumption on engines, prevent blackout and mitigate voltage sags due to pulsed load and fault. Fuel consumption has been analyzed for the generators of the typical drilling rigs compared with the power plant with Flywheel Storage Unit which has an important aid in avoiding power interruption during DP (Dynamic Positioning) operation. The FES (Fly wheel Energy storage System) releases energy very quickly and efficiently to ensure continuity of the power supply to essential consumers such as auxiliary machinery and thrusters upon main power failure. It will run until the standby diesel generator can start and supply the electric power to the facilities to keep the vessel in correct position under DP operation. The proposed backup method to utilize the quick and large energy storage Flywheel system can be optimized in any power system design on offshore plant.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제8권1호
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pp.38-52
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2016
This paper describes the nonlinear dynamic motion behavior of a ship equipped with a portable dynamic positioning (DP) control system, under external forces. The waves, current, wind, and drifting forces were considered in the calculations. A self-tuning controller based on a neuro-fuzzy algorithm was used to control the rotation speed of the outboard thrusters for the optimal adjustment of the ship position and heading and for path tracking. Time-domain simulations for ship motion with six degrees of freedom with the DP system were performed using the fourth-order RungeeKutta method. The results showed that the path and heading deviations were within acceptable ranges for the control method used. The portable DP system is a practical alternative for ships lacking professional DP facilities.
In this paper, the authors propose a new approach to control a barge type surface vessel. It is based on the Dynamic Positioning System(DPS) design. The main role of barge ship is to carry and supply the materials to the floating units and other places. To carry out this job, it should be positioned in the specified area. However sometimes the thrust systems are installed on it, and in general the rope control by mooring winch system is used. It may be difficult to compare the control performances of two types. If we consider this problem in point of usefulness, we can easily find out that the winch control system is more useful and applicable to the real field than the thrust control system except a special use. Therefore, in this paper we consider a DPS design problem which can be extended to the many application fields. The goal of this paper is twofold. First, the sliding mode controller (SMC) for positioning the our vessel is proposed. Especially, in this paper, a robust stability condition is given based on descriptor system representation. In the result, the sliding mode control law guarantees to keep the vessel in the defined area in the presence of environmental disturbances. And second, the thrust allocation problem is solved by using redistributed pseudo-inverse (RPI) algorithm to determine the thrust force and direction of each individual actuator. The proposed approach has been simulated with a supply vessel model and found work well.
Special purpose vessels such as drillship and ocean research vessels install the DPS(Dynamic Positioning System) to maintain the position and heading for long-time operation. This paper deals with the design parameters for the control theory and filter algorithms of DP system. for the environmental loadings wind forces, current forces and wave forces were considered. In order to estimate the low frequency motions without first-order wave motion, the Kalman filter was used and it was assumed that the first-order wave forces correspond to system noises and first-order wave motions are measurement noises. In this simulation, the length of research vessel is 65 meters and it has four thrusters to maintain the position. The ability of keeping position and heading was confirmed. For the calculation of thruster input the LQR and LOI control theory were adopted and the effects of gain were investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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