CN104267606B - 一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器及其工作方法，所述仿真器包括实时I/O接口和动力定位控制系统仿真模块，动力定位控制系统仿真模块包括功率管理系统模块、推进装置模块、船舶或海上浮式平台运动模块、位置参考系统模块、故障模拟模块、海洋环境模拟模块和人机交互界面。动力定位控制系统仿真模块通过实时I/O接口与拟测试动力定位控制系统实现实时数据交换，接收拟测试动力定位控制系统发送的推进系统的期望指令信号，并向拟测试动力定位控制系统发送动力定位控制系统仿真模块仿真输出信号。本发明可避免实船测试的危险，节省测试成本。本发明包含实时I/O接口，可与拟测试的动力定位控制系统直接连接，使用方便。

Description

一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器及其工作方法

技术领域

本发明涉及海洋工程领域的测试技术，特别是一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器及其工作方法，可应用于船舶或海上浮式平台(如钻井平台等)动力定位控制系统的功能测试、性能测试、故障测试以及集成测试。

背景技术

随着海洋开发步伐的加快，在船舶及海上浮式平台运营方面，动力定位技术作为海洋资源开发与利用的基础技术，其研发和制造将迎来广阔的发展机遇。动力定位控制系统硬件在环测试仿真器为船舶或海上浮式平台的动力定位控制系统提供新的测试和验证方法。因此，动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的研发势在必行，必将带来巨大的社会和经济效益。

动力定位船舶或海上浮式平台的成功操作越来越依赖于基于软件的动力定位控制系统的集成功能。然而，与软件相关的问题经常因硬件故障和/或人为操作错误而产生，导致船舶或海上浮式平台作业时停机、成本增加和安全性降低等。另一方面，动力定位控制系统的实船检验危险性高且测试费用昂贵，很多测试在实船上难以进行，如故障检测功能等。针对上述问题，将动力定位控制系统硬件在环测试仿真器应用于动力定位控制系统的测试和检验中，具有重要的现实意义。

大连海事大学王霞的硕士毕业论文“基于DSP的船舶运动智能控制硬件在环仿真系统的研究”(2010年)及大连海事大学沈智鹏等在《系统仿真学报》Vol.22，No.12(2010年第12期)上发表的题为“船舶运动控制硬件在环仿真系统的研究”的论文，设计了一套船舶航向控制硬件在环仿真系统，包括船舶航向DSP控制器、船舶运动仿真系统、控制与监测系统三部分。

大连海事大学宋俊材的硕士毕业论文“基于TCP/IP的船舶运动控制硬件在环仿真系统的设计与实现”(2008年)，设计了一种船舶运动控制硬件在环仿真系统，该系统分为船舶运动控制器、船舶运动仿真系统、远程控制与检测系统三部分。

但是，上述系统功能简单，均仅能在实验室环境下为船舶航向控制算法研究及其控制器开发提供验证平台，不能实现动力定位控制系统的测试。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器及其工作方法，实现船舶或海上浮式平台动力定位控制系统的功能测试、性能测试、故障测试以及集成测试。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器包括实时I/O接口和动力定位控制系统仿真模块，所述的动力定位控制系统仿真模块包括功率管理系统模块、电源模块、推进装置模块、船舶或海上浮式平台运动模块、位置参考系统模块、故障模拟模块、海洋环境模拟模块和人机交互界面；所述的实时I/O接口分别与拟测试的动力定位控制系统和故障模拟模块双向连接，且其另一个输入端与人机交互界面输出端连接；所述的故障模拟模块与人机交互界面双向连接，且其另一个输入端与功率管理系统模块的输出端连接；所述的功率管理系统模块与电源模块双向连接；所述的电源模块与推进装置模块双向连接；所述的推进装置模块与故障模拟模块双向连接，且其另一个输出端与船舶或海上浮式平台运动模块的一个输入端连接；所述的船舶或海上浮式平台运动模块的另一个输入端与海洋环境模拟模块的输出端连接，其输出端与位置参考系统模块的输入端连接；所述的位置参考系统模块输出端与故障模拟模块输入端连接；所述的海洋环境模拟模块输入端与人机交互界面输出端连接。

所述的动力定位控制系统仿真模块通过I/O接口与拟测试动力定位控制系统实现实时数据交换，接收拟测试动力定位控制系统发送的推进系统的期望指令信号，并向拟测试动力定位控制系统发送动力定位控制系统仿真模块仿真输出信号，所述的仿真输出信号包括电源模块运行状态、推进装置的转速及转角、船舶或海上浮式平台运行状态信息。

所述的故障模拟模块有两种工作模式：故障模拟模式和非故障模拟模式；该模块在故障模拟模式下模拟各种故障情况，该模块在非故障模拟模式下不进行任何故障信息的模拟，仅相当于I/O接口，用户通过人机交互界面设置控制指令实现上述两种模式的切换。电源模块与推进装置模块双向连接，接收推进装置模块的转速、转角，并求得推进装置所需的功率负载信息，并向推进装置模块提供工作所需的电流电压。功率管理系统模块与电源模块双向连接，接收电源模块传递的电源模块工作状态信息和推进装置模块功率负载信息，功率管理系统模块向电源模块发送电源模块控制指令，该指令用于保证电源模块向推进装置模块提供足够的功率；功率管理系统模块通过故障模拟模块向人机交互界面发送电源模块工作状态信息，通过故障模拟模块及实时I/O接口向拟测试动力定位控制系统发送电源工作状态信息。所述的海洋环境模拟模块包括海洋环境扰动因素对船舶或海上浮式平台产生的等效干扰力和力矩数学模型，所述的海洋环境扰动因素包括风、浪和流。人机交互界面在VC开发平台下实现各种控制功能指令的设定、测试结果实时显示、测试结果分析、测试结果存档，所述的控制功能指令包括测试控制指令、故障模拟模式指令、海洋环境模拟模式指令、海洋环境模拟设置指令及故障设置指令，通过VC与MATLAB混合编程技术实现人机交互界面与故障模拟模块和海洋环境模拟模块的数据传递；在拟测试动力定位控制系统测试过程中，用户根据测试需求，通过人机交互界面设定相应的各种控制指令，分别发送给实时I/O接口、故障模拟模块和海洋环境模拟模块；人机交互界面通过故障模拟模块接收位置参考系统模块和推进装置模块的运行仿真结果信息，包括船舶或海上浮式平台运行状态、推进器运行状态，并实时显示对拟测试动力定位控制系统的测试结果；在测试结束后，人机交互界面根据测试结果对拟测试的动力定位控制系统进行合理有效的分析，并显示分析结果，用户下载测试结果数据，以便进行下一步的深入分析研究。推进装置模块由推进系统仿真模型和力转换模型组成，推进系统仿真模型输出推进装置的实际转速和方位角，力转换模型将推进器实际转速和方位角转换为作用于船舶或海上浮式平台的等效作用力与力矩，推进装置模块通过实时I/O接口及故障模拟模块接收拟测试的动力定位控制系统的控制指令，所述的控制指令包括推进器期望转速和方位角，并向拟测试的动力定位控制系统发送推进装置模块的实际运行状态信息，同时也向船舶或海上浮式平台运动模块发送由推进装置模块的力转换模型所产生的力与力矩信号。海洋环境模拟模块接收人机交互界面的海洋环境扰动控制指令，经仿真运行得到海洋环境扰动力与力矩，并发送给船舶或海上浮式平台运动模块。船舶或海上浮式平台运动模块接收推进装置模块和海洋环境模拟模块力与力矩信号，仿真运行，并将船舶或海上浮式平台运动状态信息发送给位置参考系统模块。位置参考系统模块接收船舶或海上浮式平台运动模块信息，并将其转换为实际传感器模拟信号，通过故障模拟模块发送给人机交互界面，通过故障模拟模块及实时I/O接口发送给拟测试动力定位控制系统。

本发明所述的功率管理系统模块、电源模块、推进装置模块、船舶或海上浮式平台运动模块、位置参考系统模块、故障模拟模块和海洋环境模拟模块在MATLAB平台下运行。

一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的工作方法，包括以下步骤：

A、动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的各个模块初始化；

B、通过人机交互界面设置“测试控制”按钮开启/关闭；

C、人机交互界面根据“测试控制”按钮的状态，判断是否需要开始测试，若不需要开始测试转步骤C1；否则转步骤C2；

C1、实时I/O接口等待开启指令，转步骤B；

C2、开启实时I/O接口，动力定位控制系统仿真模块通过实时I/O接口与拟测试动力定位控制系统实现双向数据传递，接收拟测试动力定位控制系统的推进器指令信号，并向拟测试动力定位控制系统传递仿真运行结果信号；推进器指令信号包括推进器的指令运行方位角和转速，仿真运行结果信号包括推进器的实际运行转速和方位角、船舶或海上浮式平台位置信息以及电源模块工作状态信息；

D、通过人机交互界面设置“故障模拟模式”开启/关闭；

E、判断是否开启“故障模拟模式”，若不开启，转步骤E1；否则转步骤E2；

E1、非故障模拟模式下，故障模拟模块与推进装置模块实现双向数据传递，同时故障模拟模块通过实时I/O接口与拟测试动力定位控制系统实现双向数据传递，转步骤G；

E2、故障模拟模式下，通过人机交互界面设定拟模拟的故障；

F、故障模拟模块模拟所设定故障，与推进装置模块进行双向数据传递，并通过实时I/O接口与拟测试动力定位控制系统进行双向数据传递；

G、通过人机交互界面设置“海洋环境模拟”开启/关闭；

H、判断是否开启海洋环境扰动模拟，若不开启，转步骤H1；否则转步骤H2；

H1、海洋环境模拟模块不向船舶或海上浮式平台运动模块发送仿真数据，转步骤J；

H2、若开启海洋扰动环境模拟，通过人机交互界面设置期望的模拟海况；

I、海洋环境模拟模块接收模拟海况信息，仿真运行，并向船舶或海上浮式平台运动模块发送模拟的环境扰动力与力矩仿真结果；

J、推进装置模块通过故障模拟模块和实时I/O接口接收拟测试动力定位控制系统推进器指令信号，包括推进器的转速和方位角，并将该指令信号发送给电源模块；

K、电源模块接收推进装器指令信号，计算得出推进器功率负载信息，并发送给功率管理系统模块，同时将电源模块工作状态信息发送给功率管理系统模块；

L、功率管理系统模块接收电源模块工作状态信息和推进器功率负载信息，仿真运行，并向电源模块发送电源模块控制指令，并通过故障模拟模块和实时I/O接口向拟测试动力定位控制系统发送电源模块的运行状态信息；

M、电源模块接收功率管理系统模块的电源模块控制指令，仿真运行，并将仿真结果发送给推进装置模块，仿真结果信息包括电源模块提供给推进装置模块的电流和电压值；

N、推进装置模块根据拟测试动力定位控制系统的推进器指令信号，进行仿真运行，并将其仿真运行结果，包括控制力与力矩信息，传递给船舶或海上浮式平台运动模块，通过故障模拟模块将推进装置实际运行状态信息，如实际推进器转速和方位角，发送给人机交互界面，将推进装置实际运行状态通过故障模拟模块和实时I/O接口传递给拟测试动力定位控制系统；

O、船舶或海上浮式平台运动模块接收推进装置模块和海洋环境模拟模块的仿真信息，开始仿真运行，并将运行结果发送给位置参考系统模块；

P、位置参考系统模块将其接收的船舶或海上浮式平台的运行结果转换为传感器模拟信息，并通过故障模拟模块发送给人机交互界面，通过故障模拟模块和实时I/O接口发送给拟测试动力定位控制系统；

Q、人机交互界面显示所接收信息，分析所接收信息，并显示分析结果；

R、判断是否要改变故障模式，若是，转步骤D；否则转步骤S；

S、判断是否处于故障模拟模式下，若是，转步骤T；否则，转步骤U；

T、判断是否改变故障模拟的形式，若是，转步骤E2；否则，转步骤U；

U、判断是否改变海洋环境模拟模式，若是，转步骤G，否则转步骤V；

V、判断是否处于海洋扰动模拟模式下，若是，转步骤W；否则，转步骤X；

W、判断是否要改变模拟海况，若是，转步骤H2；否则，转步骤X；

X、判断是否结束对拟测试动力定位控制系统的测试工作，若是，结束仿真器程序运行；否则，转步骤J。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过硬件在环这一新的测试方法实现动力定位控制系统的测试，可避免实船测试的危险，节省测试成本。

2、本发明包含实时I/O接口，可与拟测试的动力定位控制系统直接连接，使用方便。

3、本发明可在工厂或码头等室内外对动力定位控制系统进行闭环测试，不受地域限制。

4、本发明包括船舶或海上浮式平台运动模块、电源模块、功率管理系统模块、推进装置模块、位置参考系统模块、故障模拟模块以及海洋环境模拟模块；可模拟船舶或海上浮式平台的运行状态；可模拟电源、功率管理系统、推进系统、位置参考系统的工作状态；用户通过故障模拟模块可模拟各种典型的故障模式；通过海洋环境模拟模块，可人为设定各种复杂的工作海况；通过各模块的集成协调工作对拟测试动力定位控制系统实现功能测试、性能测试、故障测试以及集成测试；由此可见本发明具有测试功能全面的优点。

5、本发明具有灵活而友好的人机交互界面，可对测试结果进行实时显示、分析、存档，清晰的展现分析结果。

附图说明

本发明共有附图2张，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的流程图。

图中：1、功率管理系统模块，2、电源模块，3、推进装置模块，4、船舶或海上浮式平台运动模块，5、位置参考系统模块，6、故障模拟模块，7、海洋环境模拟模块，8、实时I/O接口，9、拟测试动力定位控制系统，10、人机交互界面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种用于海洋工程领域的动力定位控制系统硬件在环测试仿真器包括实时I/O接口8和动力定位控制系统仿真模块，所述的动力定位控制系统仿真模块包括功率管理系统模块1、电源模块2、推进装置模块3、船舶或海上浮式平台运动模块4、位置参考系统模块5、故障模拟模块6、海洋环境模拟模块7和人机交互界面10。所述的实时I/O接口8分别与拟测试的动力定位控制系统9和故障模拟模块6双向连接，且其另一个输入端与人机交互界面10输出端连接；所述的故障模拟模块6与人机交互界面10双向连接，且其另一个输入端与功率管理系统模块1的输出端连接；所述的功率管理系统模块1与电源模块2双向连接；所述的电源模块2与推进装置模块3双向连接；所述的推进装置模块3与故障模拟模块6双向连接，且其另一个输出端与船舶或海上浮式平台运动模块4的一个输入端连接；所述的船舶或海上浮式平台运动模块4的另一个输入端与海洋环境模拟模块7的输出端连接，其输出端与位置参考系统模块5的输入端连接；所述的位置参考系统模块5输出端与故障模拟模块6输入端连接；所述的海洋环境模拟模块7输入端与人机交互界面10输出端连接。

一种应用于海洋工程领域的动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的工作方法，如图2所示，包括以下步骤：

A、动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的各个模块初始化；

B、通过人机交互界面10设置“测试控制”按钮开启/关闭；

C、人机交互界面10根据“测试控制”按钮的状态，判断是否需要开始测试，若不需要开始测试转步骤C1；否则转步骤C2；

C1、实时I/O接口8等待开启指令，转步骤B；

C2、开启实时I/O接口8，动力定位控制系统仿真模块通过实时I/O接口8与拟测试动力定位控制系统9实现双向数据传递，接收拟测试动力定位控制系统9的推进器指令信号，并向拟测试动力定位控制系统9传递仿真运行结果信号；推进器指令信号包括推进器的指令运行方位角和转速，仿真运行结果信号包括推进器的实际运行转速和方位角、船舶或海上浮式平台位置信息以及电源模块2工作状态信息；

D、通过人机交互界面10设置“故障模拟模式”开启/关闭；

E、判断是否开启“故障模拟模式”，若不开启，转步骤E1；否则转步骤E2；

E1、非故障模拟模式下，故障模拟模块6与推进装置模块3实现双向数据传递，同时故障模拟模块6通过实时I/O接口8与拟测试动力定位控制系统9实现双向数据传递，转步骤G；

E2、故障模拟模式下，通过人机交互界面10设定拟模拟的故障；

F、故障模拟模块6模拟所设定故障，与推进装置模块3进行双向数据传递，并通过实时I/O接口8与拟测试动力定位控制系统9进行双向数据传递；

G、通过人机交互界面10设置“海洋环境模拟”开启/关闭；

H、判断是否开启海洋环境扰动模拟，若不开启，转步骤H1；否则转步骤H2；

H1、海洋环境模拟模块7不向船舶或海上浮式平台运动模块4发送仿真数据，转步骤J；

H2、若开启海洋扰动环境模拟，通过人机交互界面10设置期望的模拟海况；

I、海洋环境模拟模块7接收模拟海况信息，仿真运行，并向船舶或海上浮式平台运动模块4发送模拟的环境扰动力与力矩仿真结果；

J、推进装置模块3通过故障模拟模块6和实时I/O接口8接收拟测试动力定位控制系统9推进器指令信号，包括推进器的转速和方位角，并将该指令信号发送给电源模块2；

K、电源模块2接收推进装器指令信号，计算得出推进器功率负载信息，并发送给功率管理系统模块1，同时将电源模块2工作状态信息发送给功率管理系统模块1；

L、功率管理系统模块1接收电源模块2工作状态信息和推进器功率负载信息，仿真运行，并向电源模块2发送电源模块控制指令，并通过故障模拟模块6和实时I/O接口8向拟测试动力定位控制系统9发送电源模块2的运行状态信息；

M、电源模块2接收功率管理系统模块1的电源模块控制指令，仿真运行，并将仿真结果发送给推进装置模块3，仿真结果信息包括电源模块2提供给推进装置模块3的电流和电压值；

N、推进装置模块3根据拟测试动力定位控制系统9的推进器指令信号，进行仿真运行，并将其仿真运行结果，包括控制力与力矩信息，传递给船舶或海上浮式平台运动模块4，通过故障模拟模块6将推进装置实际运行状态信息，如实际推进器转速和方位角，发送给人机交互界面10，将推进装置实际运行状态通过故障模拟模块6和实时I/O接口8传递给拟测试动力定位控制系统9；

O、船舶或海上浮式平台运动模块4接收推进装置模块3和海洋环境模拟模块7的仿真信息，开始仿真运行，并将运行结果发送给位置参考系统模块5；

P、位置参考系统模块5将其接收的船舶或海上浮式平台的运行结果转换为传感器模拟信息，并通过故障模拟模块6发送给人机交互界面10，通过故障模拟模块6和实时I/O接口8发送给拟测试动力定位控制系统9；

Q、人机交互界面10显示所接收信息，分析所接收信息，并显示分析结果；

R、判断是否要改变故障模式，若是，转步骤D；否则转步骤S；

S、判断是否处于故障模拟模式下，若是，转步骤T；否则，转步骤U；

T、判断是否改变故障模拟的形式，若是，转步骤E2；否则，转步骤U；

U、判断是否改变海洋环境模拟模式，若是，转步骤G，否则转步骤V；

V、判断是否处于海洋扰动模拟模式下，若是，转步骤W；否则，转步骤X；

W、判断是否要改变模拟海况，若是，转步骤H2；否则，转步骤X；

X、判断是否结束对拟测试动力定位控制系统9的测试工作，若是，结束动力定位控制系统硬件在环测试仿真器程序运行；否则，转步骤J。

Claims (3)

1.一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器，其特征在于：包括实时I/O接口(8)和动力定位控制系统仿真模块，所述的动力定位控制系统仿真模块包括功率管理系统模块(1)、电源模块(2)、推进装置模块(3)、船舶或海上浮式平台运动模块(4)、位置参考系统模块(5)、故障模拟模块(6)、海洋环境模拟模块(7)和人机交互界面(10)；所述的实时I/O接口(8)分别与拟测试的动力定位控制系统(9)和故障模拟模块(6)双向连接，且其另一个输入端与人机交互界面(10)输出端连接；所述的故障模拟模块(6)与人机交互界面(10)双向连接，且其另一个输入端与功率管理系统模块(1)的输出端连接；所述的推进装置模块(3)与故障模拟模块(6)双向连接，且其另一个输出端与船舶或海上浮式平台运动模块(4)的一个输入端连接；所述的船舶或海上浮式平台运动模块(4)的另一个输入端与海洋环境模拟模块(7)的输出端连接，其输出端与位置参考系统模块(5)的输入端连接；所述的位置参考系统模块(5)输出端与故障模拟模块(6)输入端连接；所述的海洋环境模拟模块(7)输入端与人机交互界面(10)输出端连接；

所述的动力定位控制系统仿真模块通过实时I/O接口(8)与拟测试动力定位控制系统(9)实现实时数据交换，接收拟测试动力定位控制系统(9)发送的推进系统的期望指令信号，并向拟测试动力定位控制系统(9)发送动力定位控制系统仿真模块仿真输出信号，所述的仿真输出信号包括电源模块(2)运行状态、推进装置的转速及转角、船舶或海上浮式平台运行状态信息；

所述的故障模拟模块(6)有两种工作模式：故障模拟模式和非故障模拟模式；该模块在故障模拟模式下模拟各种故障情况，该模块在非故障模拟模式下不进行任何故障信息的模拟，仅相当于I/O接口，用户通过人机交互界面(10)设置控制指令实现上述两种模式的切换；电源模块(2)与推进装置模块(3)双向连接，接收推进装置模块(3)的转速、转角，并求得推进装置所需的功率负载信息，并向推进装置模块(3)提供工作所需的电流电压；功率管理系统模块(1)与电源模块(2)双向连接，接收电源模块(2)传递的电源模块(2)工作状态信息和推进装置模块(3)功率负载信息，功率管理系统模块(1)向电源模块(2)发送电源模块(2)控制指令，该指令用于保证电源模块(2)向推进装置模块(3)提供足够的功率；功率管理系统模块(1)通过故障模拟模块(6)向人机交互界面(10)发送电源模块(2)工作状态信息，通过故障模拟模块(6)及实时I/O接口(8)向拟测试动力定位控制系统(9)发送电源工作状态信息；所述的海洋环境模拟模块(7)包括海洋环境扰动因素对船舶或海上浮式平台产生的等效干扰力和力矩数学模型，所述的海洋环境扰动因素包括风、浪和流；人机交互界面(10)在VC开发平台下实现各种控制功能指令的设定、测试结果实时显示、测试结果分析、测试结果存档，所述的控制功能指令包括测试控制指令、故障模拟模式指令、海洋环境模拟模式指令、海洋环境模拟设置指令及故障设置指令，通过VC与MATLAB混合编程技术实现人机交互界面(10)与故障模拟模块(6)和海洋环境模拟模块(7)的数据传递；在拟测试动力定位控制系统(9)测试过程中，用户根据测试需求，通过人机交互界面(10)设定相应的各种控制指令，分别发送给实时I/O接口(8)、故障模拟模块(6)和海洋环境模拟模块(7)；人机交互界面(10)通过故障模拟模块(6)接收位置参考系统模块(5)和推进装置模块(3)的运行仿真结果信息，包括船舶或海上浮式平台运行状态、推进器运行状态，并实时显示对拟测试动力定位控制系统(9)的测试结果；在测试结束后，人机交互界面(10)根据测试结果对拟测试的动力定位控制系统进行合理有效的分析，并显示分析结果，用户下载测试结果数据，以便进行下一步的深入分析研究；推进装置模块(3)由推进系统仿真模型和力转换模型组成，推进系统仿真模型输出推进装置的实际转速和方位角，力转换模型将推进器实际转速和方位角转换为作用于船舶或海上浮式平台的等效作用力与力矩，推进装置模块(3)通过实时I/O接口(8)及故障模拟模块(6)接收拟测试的动力定位控制系统的控制指令，所述的控制指令包括推进器期望转速和方位角，并向拟测试的动力定位控制系统发送推进装置模块(3)的实际运行状态信息，同时也向船舶或海上浮式平台运动模块(4)发送由推进装置模块(3)的力转换模型所产生的力与力矩信号；海洋环境模拟模块(7)接收人机交互界面(10)的海洋环境扰动控制指令，经仿真运行得到海洋环境扰动力与力矩，并发送给船舶或海上浮式平台运动模块(4)；船舶或海上浮式平台运动模块(4)接收推进装置模块(3)和海洋环境模拟模块(7)力与力矩信号，仿真运行，并将船舶或海上浮式平台运动状态信息发送给位置参考系统模块(5)；位置参考系统模块(5)接收船舶或海上浮式平台运动模块(4)信息，并将其转换为实际传感器模拟信号，通过故障模拟模块(6)发送给人机交互界面(10)，通过故障模拟模块(6)及实时I/O接口(8)发送给拟测试动力定位控制系统(9)。

2.根据权利要求1所述的一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器，其特征在于：所述的功率管理系统模块(1)、电源模块(2)、推进装置模块(3)、船舶或海上浮式平台运动模块(4)、位置参考系统模块(5)、故障模拟模块(6)和海洋环境模拟模块(7)在MATLAB平台下运行。

3.一种动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、动力定位控制系统硬件在环测试仿真器的各个模块初始化；

B、通过人机交互界面(10)设置“测试控制”按钮开启/关闭；

C、人机交互界面(10)根据“测试控制”按钮的状态，判断是否需要开始测试，若不需要开始测试转步骤C1；否则转步骤C2；

C1、实时I/O接口(8)等待开启指令，转步骤B；

C2、开启实时I/O接口(8)，动力定位控制系统仿真模块通过实时I/O接口(8)与拟测试动力定位控制系统(9)实现双向数据传递，接收拟测试动力定位控制系统(9)的推进器指令信号，并向拟测试动力定位控制系统(9)传递仿真运行结果信号；推进器指令信号包括推进器的指令运行方位角和转速，仿真运行结果信号包括推进器的实际运行转速和方位角、船舶或海上浮式平台位置信息以及电源模块(2)工作状态信息；

D、通过人机交互界面(10)设置“故障模拟模式”开启/关闭；

E、判断是否开启“故障模拟模式”，若不开启，转步骤E1；否则转步骤E2；

E1、非故障模拟模式下，故障模拟模块(6)与推进装置模块(3)实现双向数据传递，同时故障模拟模块(6)通过实时I/O接口(8)与拟测试动力定位控制系统(9)实现双向数据传递，转步骤G；

E2、故障模拟模式下，通过人机交互界面(10)设定拟模拟的故障；

F、故障模拟模块(6)模拟所设定故障，与推进装置模块(3)进行双向数据传递，并通过实时I/O接口(8)与拟测试动力定位控制系统(9)进行双向数据传递；

G、通过人机交互界面(10)设置“海洋环境模拟”开启/关闭；

H、判断是否开启海洋环境扰动模拟，若不开启，转步骤H1；否则转步骤H2；

H1、海洋环境模拟模块(7)不向船舶或海上浮式平台运动模块(4)发送仿真数据，转步骤J；

H2、若开启海洋扰动环境模拟，通过人机交互界面(10)设置期望的模拟海况；

I、海洋环境模拟模块(7)接收模拟海况信息，仿真运行，并向船舶或海上浮式平台运动模块(4)发送模拟的环境扰动力与力矩仿真结果；

J、推进装置模块(3)通过故障模拟模块(6)和实时I/O接口(8)接收拟测试动力定位控制系统(9)推进器指令信号，包括推进器的转速和方位角，并将该指令信号发送给电源模块(2)；

K、电源模块(2)接收推进装器指令信号，计算得出推进器功率负载信息，并发送给功率管理系统模块(1)，同时将电源模块(2)工作状态信息发送给功率管理系统模块(1)；

L、功率管理系统模块(1)接收电源模块(2)工作状态信息和推进器功率负载信息，仿真运行，并向电源模块(2)发送电源模块(2)控制指令，并通过故障模拟模块(6)和实时I/O接口(8)向拟测试动力定位控制系统(9)发送电源模块(2)的运行状态信息；

M、电源模块(2)接收功率管理系统模块(1)的电源模块(2)控制指令，仿真运行，并将仿真结果发送给推进装置模块(3)，仿真结果信息包括电源模块(2)提供给推进装置模块(3)的电流和电压值；

N、推进装置模块(3)根据拟测试动力定位控制系统(9)的推进器指令信号，进行仿真运行，并将其仿真运行结果，包括控制力与力矩信息，传递给船舶或海上浮式平台运动模块(4)，通过故障模拟模块(6)将推进装置实际运行状态信息，如实际推进器转速和方位角，发送给人机交互界面(10)，将推进装置实际运行状态通过故障模拟模块(6)和实时I/O接口(8)传递给拟测试动力定位控制系统(9)；

O、船舶或海上浮式平台运动模块(4)接收推进装置模块(3)和海洋环境模拟模块(7)的仿真信息，开始仿真运行，并将运行结果发送给位置参考系统模块(5)；

P、位置参考系统模块(5)将其接收的船舶或海上浮式平台的运行结果转换为传感器模拟信息，并通过故障模拟模块(6)发送给人机交互界面(10)，通过故障模拟模块(6)和实时I/O接口(8)发送给拟测试动力定位控制系统(9)；

Q、人机交互界面(10)显示所接收信息，分析所接收信息，并显示分析结果；

R、判断是否要改变故障模式，若是，转步骤D；否则转步骤S；

S、判断是否处于故障模拟模式下，若是，转步骤T；否则，转步骤U；

T、判断是否改变故障模拟的形式，若是，转步骤E2；否则，转步骤U；

U、判断是否改变海洋环境模拟模式，若是，转步骤G，否则转步骤V；

V、判断是否处于海洋扰动模拟模式下，若是，转步骤W；否则，转步骤X；

W、判断是否要改变模拟海况，若是，转步骤H2；否则，转步骤X；

X、判断是否结束对拟测试动力定位控制系统(9)的测试工作，若是，结束动力定位控制系统硬件在环测试仿真器程序运行；否则，转步骤J。