Wave load compensation in DP control systems

• Main Author: Brørby, Bjørn Theodor Torp
• Other Authors: Skjetne, Roger, Marley, Mathias
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2022
• Subjects: Arctic
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3024626

Denne masteroppgaven presenterer alternative metoder for bølgelastkompensasjon i dynamiske posisjonering (DP) av marine fartøy, der stabile og robuste konvensjonelle kontrollere med tilbakekopling vanligvis brukes. Slike tilbakekoplinger kompenserer saktevarierende andreordens bølgebelaster gjennom integralvirkning. Problemet er at disse mekanismene er gjenstand for endringer, forårsaket av lavfrekvente (og muligigens mellom-frekvente) bidrag, som tvinger fram et posisjonsavvik. I tillegg krever mekanismer med slik tilbakekopling at slike avvik induseres før kontrollsystemet kan mobilisere motkrefter. Dette gjør kontrollsystemet mindre reaktivt overfor forstyrrelser. Derfor har denne oppgaven som mål å finne bedre strategier for å eliminere forskyvninger på grunn av sakte varierende andreordens bølgelaster. Det er utført en bakgrunnsstudie og litteratur-gjennomgang, for å få grunnleggende kunnskap om relevante tema; det vil si hydrodynamisk teori som angår bølgemodeller og laster, sjøtilstandsestimering, relevante instrumenter for sjøtilstandsestimering, kontrollsystemer for DP generelt, og informasjon om C/S Arctic Drillship i MC-Lab. For å teste ulike kontrollstrategier er det utviklet og implementert en naturtro simulator i seks frihetsgrader, som også gir realistiske sensormålinger og bølgelaster. Simulatoren er basert på parametere fra det fysiske modellfartøyet C/S Arctic Drillship, slik at de implementerte kontrollsystemene kan testes direkte på det fysiske modellfartøyet i MC-Lab. Sistnevnte har imidlertid ikke blitt utført på grunn av ytre faktorer. Fem kontrollstrategier er presentert, deriblandt et DP-observer estimat som feedforward kompensasjon, direkte integral virkning i en PID kontroller, akselerasjons-feedforward kompensasjon, adaptiv kontroll ved bruk av et intern modell prinsipp, samt en spektrum-basert metode. De to første ble betraktet som konvensjonelle kontrollere med tilbakkompling, og ble brukt til å sammenligne ytelsen mot de andre utviklede metodene. Det ble gjort en analyse av ...