CN102791571A

CN102791571A - 控制系泊海洋船只位置的方法

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Publication number: CN102791571A
Application number: CN2010800569065A
Authority: CN
Inventors: J·C·弗林特; R·I·斯蒂芬斯; A·J·H·威尔金斯
Original assignee: Converteam Technology Ltd
Current assignee: GE Energy Power Conversion Technology Ltd
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: DK2332821T3; EP2332821B1; EP2332821A1; US20130019790A1; WO2011072835A1; US8857357B2; BR112012014264A2; ATE544666T1; CN102791571B; RU2012122310A

Abstract

本发明提供控制伸展系泊海洋船只(1)的位置的方法。具体地讲，本发明的方法使用推进器辅助，基本上将伸展系泊船只(1)的位置保持在目标区域(2)内或其边界上。这是通过以下步骤实现的：监控所述船只的位置，并且当船只(1)被定位在目标区域(2)之外时，沿着目标区域(2)的边界上的目标位置的方向，向所述船只(1)施加位置校正推动力(7)，并且当船只(1)被定位在目标区域(2)之内时，减少施加至船只(1)的位置校正推动力(7)，或者将施加至船只(1)的位置校正推动力(7)保持为0。本发明还向船只(1)施加阻尼推动力(7)，以抑制所述船只(1)的位置变化。本发明还提供用于根据本发明的方法操作的伸展系泊船只(1)的推进器辅助系泊系统。

Description

控制系泊海洋船只位置的方法

技术领域

本发明涉及用于伸展系泊海洋船只的推进器辅助系泊系统。推进器辅助系泊系统涉及有控制地使用船只的推进器，以对抗作用于船只的外力或与作用于船只的外力相配合地保持或校正系泊船只的位置。作用于系泊船只的外力包括诸如风和水流的环境力和由系泊船只的所述(或每个)锚导致的净锚系分布力(net anchor pattern force)。

术语“船只(vessel)”旨在包括轮船、钻探设备和任何其他表面行进的船只或平台。本发明在原理上与深水中的应用相关，但是本文的词“海洋”不是旨在排除其在内陆湖中的应用。

背景技术

海洋船只在六个轴上运动，三个平移轴(纵移(Surge)、横移(Sway)和起伏(Heave))和三个旋转轴(横摇(Roll)、仰俯(Pitch)和偏航(Yaw))，参照图1。用于水面船只的动态定位系统通常仅控制在水平平面上三个运动，即纵移、横移和偏航，但是可能需要考虑关于所有这六个轴的测量。

通用动态定位系统的基本组件是：用于测量船只位置和航向的一个或更多个定位参考系统；用于施加控制动作的推进器；以及用于确定所需推动力的控制器。通常，动态定位系统的目标不是保持船只绝对静止，而是保持其安置在可接受范围内。所允许的位置变化的大小取决于应用和操作上的考量。在许多应用中，超出可接受范围的位置丧失可能对人员或装备的安全或者对环境产生严重的影响。

本发明涉及被系泊的海洋船只，其中通过一根或更多根锚索系泊船只。这种船只将具有作用于其上的外力。具体地讲，作用于被系泊船只的外力包括净锚系分布力和诸如风和水流的环境力。净锚系分布力是在系泊船只的所述(或每根)锚索在纵移和横移轴上作用于船只的净力。忽略所有的其他外力，来自系泊船只的所述(或每根)锚索的作用于海洋船只的力导致净锚系分布力为0的锚系分布中心。如果将系泊船只从其锚系分布中心移位，则一净锚系分布力将作用于船只。净锚系分布力的大小随着船只从锚系分布中心的位移而增加。净锚系分布力总体上在朝向锚系分布中心的方向上作用于船只。

可以用各种方式系泊船只。通常，采用伸展方式(spread)或转塔方式系泊船只。

典型的伸展系泊系统利用通常以对称模式布置、附接在船只某处的一组锚索。这种类型的系泊方式以基本上固定的航向将船只保持在位置上。也就是说，伸展系泊船只不能绕着其偏航轴在水平平面上旋转。结果，伸展系泊的船只和锚索之间的连接可以相对简单。

转塔系泊系统也利用通常以对称模式布置、附接在船只某处的一组锚索。然而，在转塔系泊系统中，船只不受风向标的约束。也就是说，转塔系泊船可只绕着其偏航轴在水平平面内旋转至由风、波浪和水流产生的环境负荷降至最低的方向。这是通过借助轴承将锚索连接至安装在船只上的转塔实现的，所述转塔让船独立于锚索进行旋转。可以将船只的转塔安装在船只的内部或外部。可以使用适当的加固元件将外部转塔安装在船的船首或船尾。如果将转塔安装在船只的内部，可以将它安装在船只的船体内，在月池中。在这种情况下，连接锚索和转塔的系泊系统的链台(chain table)可以在水线之上或之下。

在没有推进器辅助的情况下，系泊的船只将移向或停留在作用于船只的净锚系分布力与作用于船只的净环境力相等并且方向相反的位置。根据环境条件，这个位置可以离开锚系分布中心一定的距离。如果净环境力大，例如在恶劣的天气情况下，船只可能移向或停留在离开锚系分布中心相当远的距离的位置。这可能在部分或所有的锚索上导致很强的应力。另外，如果并当环境条件变化并且因此引起净环境力变化时，船只正朝向其移动的位置或者船只停留的位置将会变化。所述变化可能是明显的，并且可能导致明显的位置偏移，尤其在恶劣的天气情况下。由于有可能损坏立管(riser)、锚索缠绕或过度张力施加于一根或更多根锚索，非常不希望有这种偏移。为了最小化这种偏移，通常使用推进器辅助系泊系统将系泊的船只的位置基本上保持在目标位置。

推进器辅助系泊系统是系泊船只时使用的专用动态定位系统。推进器辅助系泊系统可以控制船只在其纵移轴、横移轴、偏航轴中的一个或更多个轴上的运动。不控制船只绕着或沿着其余的轴运动。典型的推进器辅助系泊系统将尽力将船只保持在目标位置或目标位置附近。目标位置可以距净锚系分布中心一定的距离。推进器辅助系泊有两个主要目的：i)保持系泊船只的位置，从而防止在附接至船只的所述(或每个)锚索或其他设备(例如，同样连接至海底的立管)中有过多的应力；以及ii)减少由于来自波浪、风或水流的锚系分布力或环境力的谐振引起的船只的固有振荡。例如，在GB1486158中描述了需要保持在立管区域中的位置。在挪威船级社(Det Norska Veritas)(2008年10月，挪威)的标准DNV-OS-E301中描述了减少船只的固有振荡的要求。

推进器辅助系泊系统的控制器可以采用多种形式。基于模型的控制器已被用于推进器辅助系泊。然而，用于推进器辅助系泊系统的基于模型的控制器的使用要求测量锚索力，或者锚索悬链的复合模型来预测所述锚索力(Jenman，C.“Mixing dynamic positioning andmooring(混合动态定位和系泊)”，海洋技术协会动态定位会议2005(Marine TechnologySociety Dynamic Positioning Conference 2005)，美国德克萨斯州休斯顿，2005年11月15-16日)。三项控制器(也称为比例-积分-微分(PID)控制器)被广泛地用于许多应用中(例如，

K.J.和

T.PID controllers：theory design and tuning(PID控制器：理论设计与调整，Instrument Society of American(美国仪器协会)，1995)，并且已用于推进器辅助系泊。将PID控制器用于推进器辅助系泊的优点是不要求测量锚的力或锚索的模型。针对特定系统调整PID控制器也相对直接。调整用于推进器辅助系泊系统的PID控制器可以包括在对于一个或更多个轴的控制计算过程中将比例项减少到0，这将产生积分-微分(ID)控制器(例如，Stephens和Meahan：Stephens，R.I.和Meahan，A.J.，Design and commissioning of a new thruster assisted mooring system(TAMS)for GlobalPorducer III，d(为Global Porducer III设计并应用的新推进器辅助系泊系统(TAMS))，动态定位会议，美国德克萨斯州休斯顿，2007年10月9-10日)。

许多已知的推进器辅助系泊系统的控制器用于将船只保持在目标位置。如上面说明的，并不是一直都必须要这样。为了避免或减少不必要地使用推动力，从而最小化能源消耗，通常优选的是不将系泊船只精确地保持在目标位置，而是替代地，将其保持在目标位置周围的区域中，使船只的位置变化都在可接受的范围内。例如，GB1486158公开了推进器辅助系泊系统，其中船只保持在目标位置周围的区域中，而不是精确地保持在目标位置。

对于转塔系泊系统，已提出大量的用于最小化推进器辅助系泊系统的能量消耗的具体控制算法。Aamo和Fossen(Aamo，O.M.和Fossen，T.I.，“Controlling line tensionin thruster assisted mooring systems(控制推进器辅助系泊系统中索的张力)”，IEEE国际控制应用会议(CCA′99)论文集，夏威夷，1999年8月22-26日)使用绞盘改变索的张力，以获得最佳的推动力利用，而Berntsen等人(Berntsen，P.I.B.，Aamo，O.M.和Leira，B.J.，“Thruster assisted position mooring based on structural reliability(基于结构可靠性的推进器辅助定位系泊)”，Int.Journal of Control，81(9)，第1408-1416页，2008年)利用结构可靠性的模型来计算允许的推动力减少。Stephens和Meahan公开了在纵移轴上采用一目标范围的ID控制器的使用，在此目标范围内减少了推动力的需求，并且在此目标范围外增加了推动力的需求。Stephens和Meahan的控制算法直接在转塔系泊船只中实现，因为可以控制船只的航向，使得目标位置始终是沿着船只的纵移轴的。

本发明涉及伸展系泊的船只。尽管如上面说明的，对于转塔系泊的船只的推进器辅助系泊系统，存在许多提出的控制算法，但很少提出伸展系泊的船只的推进器辅助系泊系统的控制算法。其中的一个原因是，转塔系泊船只的航向可不费力地控制，而伸展系泊的船只的航向基本上是恒定的。

根据以上所述，存在对控制伸展系泊船只的位置的方法的需要，在这种方法中，不必要的使用推动力以及产生的能源消耗被最小化，同时在不需要测量锚的力或不需要锚索模型的情况下，船只的位置也被保持在可接受的范围内。优选地，当作用于伸展系泊船只的力大得足以将船只移至可接受范围的之外时，使用所述方法将要导致船只保持在可接受范围内的某一位置内，这样可最小化需要施加至船只的推动力。

发明内容

本发明提供了一种使用推进器辅助将伸展系泊的船只保持在目标区域内或目标区域边界上的位置上的方法，所述方法包括：

监控所述船只的位置；以及

当所述船只被定位在目标区域之外时，向所述船只施加位置校正推动力，以朝向目标区域移动所述船只；以及

当所述船只被定位在目标区域之内时，减少施加至所述船只的位置校正推动力，或者将施加至所述船只的位置校正推动力基本上保持为0；

其中，使用至少一种ID控制算法实现所述方法，其中，当所述船只位于目标区域之外时，朝向目标区域边界上的目标位置计算所述至少一种ID控制算法的积分项，并且当所述船只被定位在所述目标区域之内时，减小所述至少一种ID控制算法的积分项。

本发明的方法特别地适于这样的情形，即将伸展系泊船只保持在精确位置不是关键的。这是因为，对伸展系泊船只应用本发明的方法导致船只被保持在目标区域内，而不是指定的目标位置。清楚的是，如果船只必须被保持在精确位置，则本发明的方法不适用。然而，在很多情形下，仅需要将船只保持在某个区域内，使得在该区域内，在所述(每个)锚索上的应力低于所限定的极限和/或者在该区域内没有与相邻的船只或其他障碍相碰撞的机会。在这些情形下，可以使用本发明。

当船只上的净环境力大得足以将船只移出目标区域时，本发明的方法将导致将船只基本上保持在目标区域的边界上。也就是说，当船只通过净环境力被移出目标区域时，本发明的方法将向船只施加位置校正推动力，以将船只朝向目标区域移回。所施加的位置校正推动力将足以将船只移至目标区域的边界。然后，船只将基本上停留在那个位置，因为如果船只接着移进目标区域，则本发明的方法减小施加至船只的位置校正推动力，并且如果船只随后从目标区域移开，则本发明的方法可以增加施加至船只的位置校正推动力。

有利地，当船只的位置改变时，本发明的方法可以附加地向船只施加阻尼推动力。阻尼推动力可以防止船只发生大的振荡，船只否则会因为任何作用于船只的其他力(包括位置校正推动力)的任何变化而经受这种振荡。

使用至少一种ID控制算法实现本发明的方法。使用独立的纵移和横移ID控制算法实现本发明方法的一优选实施方案，其中，纵移ID控制算法确定沿着船只的纵移轴施加的推动力，而横移ID控制算法确定沿着船只的横移轴施加的推动力。

根据本发明的ID控制器的积分项和微分项的计算得到推动力参考(reference)。推动力参考确定在具体时间由推进器必须施加给船只的方向和力。有利的是，以规则间隔计算推动力参考。在本发明的优选实施方案中，以1Hz的频率计算推动力参考。

根据本发明，通过ID控制算法计算的推动力的积分分量可以提供位置校正推动力，同时通过ID控制算法计算的微分分量可以提供阻尼推动力。

除当船只位于目标区域之外在计算积分项时使用的目标位置和当船只位于目标区域内时的所述积分项计算之外，根据本发明的ID控制算法可以基本上与根据现有技术的ID控制算法相同。

在根据本发明的ID控制算法中，当船只在目标区域之外时，朝向所述目标区域边界上的目标位置计算控制算法的积分项。朝向其计算积分项的所述目标位置可以是所述目标区域边界上的点，所述点在源自位于目标区域内的理想目标位置的限定方向上。

在本发明的优选实施方案中，目标位置是基于所述位置校正推动力的方向的，所述位置校正推动力是之前在紧接的先前时间间隔被施加给船只的。当船只在目标区域之外时，根据本发明的ID控制器将施加位置校正推动力，以将船只朝向目标区域移回。位置校正推动力是根据ID控制算法的积分项得到的推动力的分量。在任何给定的时刻，施加至船只的位置校正推动力将是向量并且因此具有具体方向。这个方向将与船只的纵移轴成一定角度。通过根据本发明的ID控制算法来计算推动力的任何时刻所处的目标位置是目标区域边界上的位置，从该位置来看，理想目标位置具有与在之前通过ID控制器计算推动力的时刻被施加至船只的位置校正推动力的方向相同的方向。

本领域的技术人员应当理解的是，本发明的优选实施方案的方法通过确保将推动力用于对抗环境干扰的作用并且不与锚系统力相对抗，以直接方式获得足够的能量效率。

当船只在目标区域内时，没有目标位置。替代地，在通过ID控制器计算推动力的时刻的ID控制器的积分项是在之前通过ID控制器计算推动力的时刻的积分项的衰减。

如可以理解的，根据本发明的ID控制算法的目标位置可以是动态的而非固定的。在本发明的优选实施方案中，如果并当施加至船只的位置校正推动力的方向变化时，则目标位置也将改变。因此，在对推动力参考进行任何瞬时计算时，根据本发明的ID控制算法必须首先确定目标位置。这可以通过对于本领域的技术人员清楚的任何方式来完成，例如使用船只的位置参考系统。已确定目标位置之后，可以用常规方式通过ID控制器计算位置校正推动力。

为了当船只被定位在目标区域内时减少施加至船只的位置校正推动力，当船只被定位在目标区域内时，衰减根据本发明的ID控制算法的积分项。这可以用任何对于本领域的技术人员清楚的方式来进行。例如，当船只位于目标区域内时，可以通过在计算积分分量的每个时间间隔将所述积分项乘以衰减常数来衰减积分项。

本发明的方法的目标区域可以是任何形状。然而，可能优选的是，目标区域基本上为圆形。目标区域可以包含或可以不包含船只的净锚系分布中心。然而，可能有利的是，目标区域包含净锚系分布中心。另外，可能优选的是，净锚系分布中心基本上位于目标区域的中心。在本发明的具体优选实施方案中，目标区域基本上为圆形并且净锚系分布中心位于圆形目标区域的中心。

本发明的理想目标位置可以是目标区域内的任何点。然而，可能优选的是，理想目标位置是与净锚系分布中心相同的位置。附加地或可替换地，还可能优选的是，理想目标位置位于目标区域的中心。在本发明的优选实施方案中，目标区域基本上为圆形并且净锚系分布中心和理想目标位置位于圆形目标区域的中心。

优选地，根据本发明的ID控制器可以包括独立的纵移和横移控制器。纵移控制器将控制在k时刻由船只的推进器沿着船只的纵移轴施加的力的大小。可以将这个大小定义为F_x(k)。横移控制器将控制由船只的推进器沿着船只的横移轴施加的力的大小。可以将这个大小定义为F_y(k)。纵移控制器和横移控制器都优选地为ID控制器。纵移控制器和横移控制器可以基本上是相同的。示例性的通进控制器如下：

F_x(k)＝F_ix(k)+F_dx(k)

其中，F_ix(k)是k时刻的推动力的积分分量(沿着纵移轴施加的位置校正推动力)，并且F_dx(k)是k时刻的推动力的微分分量(沿着纵移轴施加的阻尼推动力)。

F_dx(k)＝C_d[E_x(k)-E_x(k-1)]

其中，C_d是微分常量，并且E_x(k)是k时刻沿着船只的纵移轴船只离开理想目标位置(或任何其他参考位置)的距离。

F_ix(k)取决于船只在目标区域之内还是之外。当船只在目标区域之外时：

F_ix(k)＝F_x(k-1)+C_ie_x(k)

其中，C_i是积分常量，并且e_x(k)是k时刻距离沿着船只的纵移轴离开目标区域边界上的目标位置的距离。

当船只在目标区域内时，积分项被衰减，并且为：

F_ix(k)＝δF_ix(k-1)

其中，δ是衰减常量，即小于1的值。例如，衰减常量可以是0.999。

如应当理解的，在任何特定位置，e_x和E_x的值(以及e_y和E_y的值)取决于目标位置、目标区域和理想目标位置(或者其他参考位置)。

如上面说明的，在本发明的优选实施方案中，由ID控制器计算推动力时所处的目标位置是目标区域边界上的位置，从该位置，目标位置在与在紧接之前通过ID控制器计算推动力的时刻向船只施加的推动力的积分分量的方向相同的方向上。图2示出根据本发明的优选实施方案的目标位置，其中，船只(1)位于圆形目标区域(2)之外并且理想目标位置(3)和锚系分布中心(4)位于目标区域(2)的中心。推动力(位置校正推动力)的积分分量被示出为F_i。推动力(阻尼推动力)的微分分量未示出。

如图2中可以看到的，相对于船只(1)的纵移轴的位置校正推动力的角度(θ)与相对于与穿过目标位置的船只纵移轴平行的轴的源自所述目标位置的理想目标位置(3)的方向的角度(θ’)相同。

可以仅仅基于船只的位置参考系统的输入来操作本发明的方法。然而，要理解的是，也可以基于位置参考系统的输入和作用于船只的外力的可获得估算来操作本发明的方法。例如，源自风速和风向测量的风力估算也可以用于本发明的方法。

本发明还提供了根据本发明的方法操作的用于伸展系泊船只的推进器辅助系泊系统。推进器辅助系泊系统将与根据现有技术的推进器辅助系泊系统基本上相同，不同之处在于，根据本发明的系统的一个或更多个控制器将被编程，以根据本发明的方法来操作。

还可以从附图和下面的描述中进一步理解本发明。

附图说明

图1是船只运动的六个轴的示意图；

图2是一伸展系泊的海洋船只的示意图，所述伸展系泊的海洋船只通过根据本发明的优选实施方案操作的控制器正被控制以停留在适当的位置，其中，所述船只位于目标区域之外；

图3是一伸展系泊的海洋船只的示意图，所述伸展系泊的海洋船只通过根据本发明的方法操作的控制器正被控制以停留在适当的位置的，其中，所述船只位于目标区域之内；

图4是所述船只的示意图，所述船只通过根据本发明的方法操作的控制器正被控制以停留在适当的位置，其中，所述船只位于目标区域之外的第一位置；

图5是所述船只的示意图，所述船只通过根据本发明的方法操作的控制器正被控制以停留在适当的位置，其中，所述船只位于目标区域之外的第二位置；以及

图6是所述船只的示意图，所述船只通过根据本发明的方法操作的控制器正被控制以停留在适当的位置，其中，所述船只位于目标区域的边界上。

具体实施方式

图3至图6示出使用本发明的方法正被控制的伸展系泊的船只1，所述船只1要被定位在目标区域2内。目标区域2基本上为圆形并且在其中心具有理想的目标位置3。随着船只1被系泊，其具有净锚系分布中心4。如果船只1位于净锚系分布中心4，则沿着船只的纵移轴和横移轴从每根锚索作用于船只上的净力将为0。在所述附图中所示的情形中，净锚系分布中心4不在与理想目标位置3相同的位置处。目标区域2是围绕着理想目标位置3的区域，在该区域不关心位置变化。

在所述附图中，用箭头5、6、7示意性地说明作用于船只1的力，其中，箭头的方向表示力作用的方向而箭头的长度与力的大小大致成比例。在所有的位置，船只具有由于其系泊而作用在其上的净锚系分布力5和由于诸如风和水流的环境条件而作用于其上的环境力6。如应当容易理解的，净锚系分布力5的大小基本上与船只1从净锚系分布中心4的位移成比例，并且在净锚系分布中心的方向上作用。在某些位置，通过船只推进器向船只1施加推动力7。根据本发明的方法控制由推进器施加的推动力7的方向和大小。推动力7包括积分(或位置校正)分量和微分(或阻尼)分量，这些分量之和得到所述附图中示出的总推动力7。控制器从合适的位置参考系统接收关于船只1位置的信息。

在图3中，由于净环境力6直接与净锚系分布力5相对并且其大小相同，因此船只1被定位在目标区域2内并且将静止不动。因此，在这种情形下，控制器正控制推进器向船只1施加基本上为0的推动力。具体地讲，向船只1施加为0的位置较正推动力和为0的阻尼推动力。如果环境力6变化从而使船只1在目标区域2内移动，则控制器将位置校正推动力保持为0，并且将向船只1施加阻尼推动力，以抑制由于环境力的变化而导致的船只移动。

在图4和图5中，船只1被定位在目标区域2之外。如果环境力6的大小足以将船只移到目标区域之外，则可能出现这种情况。当船只1被定位到目标区域2之外时，控制器将控制推进器，使其在目标位置3的边界上沿着目标位置的方向施加位置校正推动力7，使得船只1朝向目标区域移回。控制器也将控制推进器向船只1施加推动力的阻尼分量，以抑制其移动。

在图6中，船只1被定位在目标区域2的边界上。在这个位置，控制器将控制推进器向船只1施加位置校正推动力，使得船只被保持在目标区域2的边界上。也可以向船只1施加阻尼推动力，以抑制船只的任何移动。如果环境力基本上恒定，则在一段时间之后，施加至船只1的推动力7将会使得，沿着船只1的纵移和横移轴作用于船只上的来自环境力6、净锚系分布力5和控制器所施加的推动力7的净总力基本上为0，并且船只将达到目标区域2的边界上的停留位置。

图3至图6示出根据本发明的方法采用推进器辅助系泊系统操作的船只1的位置随时间推移的变化。

图3示出船只的初始位置，其中，环境力6相对小并基本上恒定，而净锚系分布力5足以将船只保持在目标区域2内。在这个位置，基本上没有向船只1施加的推动力7。

图4示出船只随后的位置，其中，环境力6突然增加并使船只1移到目标区域2之外。在这个位置，推进器辅助系泊系统将控制船只1的推进器，使其向船只施加总的推动力7，以将船只朝向目标区域2移回。具体地讲，将在目标区域边界上沿着朝向目标位置的方向施加位置校正推动力。将向船只1施加阻尼推动力，以抑制船只的移动。总推动力7将基本上如图中所示。以这种方式，如果环境力6不进一步变化，则船只1将通过推进器辅助系泊系统移动回到目标区域2的边界。

图5示出船只紧接着图4中位置之后紧接的位置，其中环境力6突然改变方向，并且在推进器辅助系泊系统已将船只移回目标区域2中之前，相对于目标区域2移动船只1的位置。在这个位置，推进器辅助系泊系统将控制船只1的推进器，使其向船只施加总的推动力7，所述推动力7足以将船只朝向目标区域2移回。具体地讲，将在目标区域边界上朝向目标位置施加推动力的位置校正分量。将向船只1施加阻尼推动力，以抑制船只的移动。总的推动力7将基本上如图中所示。重要的是，将要施加至船只1的推动力7所遵循的方向与从图2中的位置施加的推动力的方向相比，已发生了变化。

图6示出船只在图5的位置之后的位置。环境力6保持其方向和力，但是通过推进器辅助系泊系统施加的总的推动力7的作用，已将船只移至目标区域2的边界。当环境力6保持为图5和图6中示出的方向和力时，推进器辅助系泊系统将基本上将船只1保持在这个位置。也就是说，在这个位置，由推进器辅助系泊系统施加至船只1的总的推动力7将在朝向理想的目标位置3的方向上，并且将具有使得作用于船只上的总净力基本上为0的大小。

如果船只1随后移至目标区域2的内部，例如，如果环境力6的大小略微减小，则施加至船只1的位置校正推动力将会逐渐被减小。任何施加至船只1的阻尼推动力将取决于船只1位置的变化速率。随着位置校正推动力被减小，船只1将移回目标区域2的边界，其中，施加给船只1的位置校正推动力将被增加至足以将船只1保持在目标区域的边界上。以此方式，只要环境力6保持足以将船只1移至目标区域2之外，船只就将被保持在目标区域2的边界上。

应当理解的是，图3至图6中示出的船只1的位置变化仅是出于示例性的目的。实际上，环境力6将会更加逐渐地变化，并且根据本发明的方法运行的推进器辅助系泊系统能够在几乎所有的环境条件下将船只1基本上保持在目标区域2的边界上或目标区域2内。具体地讲，具有根据本发明的方法运行的推进器辅助系泊系统的船只1将几乎从不脱离目标位置2达到图4和图5中示出的距离。

Claims

1.一种使用推进器辅助将伸展系泊船只(1)基本上保持在目标区域(2)内或保持在所述目标区域的边界上的位置上的方法，所述方法包括：

监控所述船只(1)的位置，并且

当所述船只(1)被定位在所述目标区域(2)之外时，向所述船只(1)施加位置校正推动力，以将所述船只(1)朝向所述目标区域(2)移动；以及

当所述船只(1)被定位在所述目标区域(2)之内时，减少施加至所述船只(1)的位置校正推动力或将施加至所述船只(1)的位置校正推动力基本上保持为0；

其中，使用至少一种ID控制算法实现所述方法，其中，当所述船只(1)在目标区域之外时，朝向所述目标区域(2)的边界上的目标位置计算所述至少一种ID控制算法的积分项，并且当所述船只(1)被定位在所述目标区域内时，减少所述至少一种ID控制算法的积分项。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述船只(1)在所述目标区域之外时，朝向所述目标区域(2)的边界上的目标位置计算所述至少一种ID控制算法的积分项，其中，所述目标区域(2)的边界与从位于所述目标区域(2)内的理想目标区域(3)至所述船只(1)的一条直线相交。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述船只(1)在所述目标区域(2)之外时，朝向所述目标区域(2)的边界上的目标位置计算所述至少一种ID控制算法的积分项，从所述目标位置来看，位于所述目标区域内的理想目标位置(3)在与在紧接之前通过所述至少一种ID控制算法计算的所述积分项的时间向所述船只施加的所述位置校正推动力方向相同的方向上。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述理想目标位置(3)位于所述目标区域(2)的中心。

5.根据任何之前权利要求所述的方法，其中，所述目标区域(2)基本上为圆形。

6.根据任何之前权利要求所述的方法，其中，所述目标区域(2)包括所述船只的净锚系分布中心(4)。

7.根据任何之前权利要求所述的方法，其中，监控并且相对于所述船只的纵移轴和横移轴控制所述船只(1)的位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用独立的纵移和横移ID控制算法实现所述方法。

9.根据任何之前权利要求所述的方法，其中，当船只(1)的位置变化时，向所述船只(1)施加阻尼推动力。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，施加至所述船只(1)的总的瞬时推动力(7)是所述位置校正推动力和阻尼推动力之和。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中，所述至少一种ID控制算法的所述积分项提供位置校正推动力，并且所述至少一种ID控制算法的微分项提供阻尼推动力。

12.一种用于伸展系泊船只的推进器辅助系泊系统，所述推进器辅助系泊系统根据任何之前权利要求所述的方法来操作。