CN104698863A - 半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法及机械体 - Google Patents
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Abstract
一种半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法及机械体，属于海洋工程定位方法领域。包括如下步骤：步骤a，动力定位控制仿真平台进行计算机仿真测试；步骤b，测量系统（5）进行数据测量，并上传至上位机（1）；步骤c，上位机（1）运行空间控制算法，并下发给动力分配系统（2）；步骤d，动力分配系统（2）计算期望速度和方向，并下发给钻井平台推进系统（3）；步骤e，钻井平台推进系统（3）将期望速度和方向与实际速度和方向相匹配调整；步骤f，数据采集系统（4）采集实际速度和方向并上传给上位机（1）；步骤g，上位机（1）运行实时监控算法。本发明能更加真实的反映实际物理对象和真实环境；机械体体积小，方便在实验室中仿真模拟。
Description
技术领域
半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法及机械体，属于海洋工程定位方法领域，具体设计一种半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法及机械体。
背景技术
随着全球经济的高速发展，陆地的石油资源已经不能满足生产和生活的需求。海洋油田开发日益成为石油供应的重要补充。半潜式海洋钻井平台是深海油气田开发的重要工具，动力定位控制技术是指在不借助锚泊系统的情况下，使平台利用自身的推进装置抵御风、浪、流等外界扰动的影响，以一定的姿态保持在海面的目标位置，以确保钻井作业的安全稳定。动力定位系统的优点是定位成本不会随着水深增加而增加、避免破坏海床、机动性强、定位精度高。
动力定位控制算法是这种定位系统的关键技术，算法的优劣决定了定位精度，制约了钻井的安全和稳定。人们对定位控制方法进行了很多有益的探索，由于缺乏有效的实验验证手段，这些方法多数是用计算机仿真技术进行可行性和有效性验证。虽然出现了一些所谓的半实物仿真技术，但是这类方法不可能完全真实的反应实际物理对象和真实环境。
发明内容
本发明要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种在实验室内更加真实的反映实际物理对象和真实环境的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法及机械体。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：包括动力定位控制仿真平台和动力定位控制系统；所述的动力定位控制系统包括测量系统、上位机、动力分配系统、钻井平台推进系统和数据采集系统，上位机、动力分配系统、钻井平台推进系统和数据采集系统依次相连接组成闭环系统，测量系统与上位机相连接；包括如下步骤：
步骤a，通过动力定位控制仿真平台进行计算机仿真测试，为下一步物理实验做准备；
步骤b，测量系统进行数据测量，并将测得的数据上传至上位机；
步骤c，上位机根据测量系统测量的数据运行空间控制算法，并将数据下发给动力分配系统；
步骤d，动力分配系统根据上位机下发的数据，为每一个推进器计算期望速度和方向，并下发给钻井平台推进系统；
步骤e，钻井平台推进系统将动力分配系统计算的期望速度和方向与实际速度和方向相匹配，并进行调整；
步骤f，数据采集系统对钻井平台推进系统的实际速度和方向进行测量，并将测量结果上传给上位机；
步骤g，上位机通过数据采集系统采集的数据，运行实时监控算法。
优选的，步骤a中所述的仿真测试包括如下步骤：
步骤1001，系统初始化；
步骤1002，ADAMS建模；
启动ADAMS程序，并进行钻井平台动力学建模；
步骤1003，设计算法；
启动MATLAB Simulink程序，开发半潜式海洋钻井平台动力定位控制算法设计环境，提供信号滤波设计、速度估计算法设计、动力定位控制算法设计和动力分布设计等模块；
步骤1004，设计状态估计器；
在MATLAB Simulink模块中设计状态估计器；
步骤1005，设计动力定位控制算法；
在MATLAB Simulink模块中设计动力定位控制算法；
步骤1006，启动误差分析模块；
在MATLAB Simulink模块中设计误差分析模块，启动误差分析模块，进行误差分析；
步骤1007，误差是否满足精度，
误差分析算法模块分析判断误差满足精度，如满足，则仿真测试成功；如不满足，则进入下一步；
步骤1008，时间是否大于阈值；
误差分析算法模块判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤1004；如大于阈值，则进入下一步；
步骤1009，停止并修改算法。
优选的，所述的测量系统包括同时与上位机相连接的GPS定位系统、电罗经位置测量系统、风速传感器、流传感器和风浪传感器，GPS定位系统包括位置测量摄像机和地图。
优选的，所述的上位机中设有滤波器模块、状态估计器模块、动力定位控制算法模块和误差分析模块；所述的空间控制算法包括如下步骤：
步骤2001，程序初始化；
步骤2002，读取测量数据；
上位机读取测量系统测量的位置数据；
步骤2003，运行滤波算法；
启动上位机中的滤波器模块，运行滤波算法；
步骤2004，运行状态估计算法；
启动上位机中的状态估计器模块，运行状态估计算法；
步骤2005，运行动态定位控制算法；
启动上位机中的动力定位控制算法模块，运行动力定位控制算法；
步骤2006，启动误差分析模块；
启动上位机中的误差分析模块，并进行误差分析；
误差2007，误差绝对值是否小于阈值；
误差分析模块分析判断误差绝对值是否小于阈值，如小于阈值，则实验测试成功；如大于阈值，则进入下一步；
步骤2008，时间是否大于阈值；
误差分析模块分析判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤2002；如大于阈值，则进入下一步；
步骤2009，停止并修改算法。
优选的，所述的动力分配系统包括用户自定义模块和动力分配程序模块，其工作流程包括如下步骤：
步骤3001，程序初始化，
步骤3002，是否自行开发动力分配程序；
选择是否自行开发动力分配程序，如选择否，则启动动力分配程序模块；如选择是，则进入下一步；
步骤3003，进入用户自定义模式。
优选的，所述的钻井平台推进系统包括伺服控制器、推进伺服电机和转角伺服电机，伺服控制器的信号输入端与动力分配系统的输出端相连接，伺服控制器的信号输出端同时并联推进伺服电机和转角伺服电机。
优选的，所述的钻井平台推进系统有四组，步骤e具体包括以下步骤：
步骤4001，程序初始化；
步骤4002，读取期望速度和方向；
每个伺服控制器分别读取动力分配系统计算出的期望速度和方向；
步骤4003，读取实际速度和方向；
每个伺服控制器分别读取推进器的实际速度和方向；
步骤4004，运行PID控制程序；
运行每个伺服控制器中的PID控制程序模块；
步骤4005，余差是否满足精度；
每个伺服控制器将期望速度和方向与实际速度和方向相匹配，判断期望速度和方向与实际速度和方向的余差是否满足精度，如满足，则实验程序运行成功；如不满足，则进入下一步；
步骤4006，时间是否大于阈值；
每个伺服控制器判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤4002；如大于阈值，则进入下一步；
步骤4007，停止并修改PID参数。
优选的，所述的数据采集系统同时并联四个伺服控制器的信号输出端，每个伺服控制器的信号输入端同时并联转速传感器的一端和转角传感器的一端，转速传感器的另一端和转角传感器的另一端同时连接推进器。
优选的，所述的上位机中设有故障实时检测模块和系统连锁保护模块；所述的实时监控算法包括如下步骤：
步骤5001，程序初始化；
步骤5002，读取位置测量数据；
上位机读取测量系统测量的位置数据；
步骤5003，读取推进器数据；
上位机读取数据采集系统采集到的推进器的数据；
步骤5004，启动故障实时检测模块；
启动上位机中的故障实时检测模块，对系统进行实时检测；
步骤5005，系统运行是否正常；
上位机的故障实时监测模块判断系统运行是否正常，如正常，则返回步骤5002；如不正常，则进入下一步；
步骤5006，报警并启动系统联锁保护；
上位机报警并启动上位机的系统连锁保护模块，对系统进行保护。
一种应用于半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验的机械体，包括主甲板、主甲板上方的平台钻井架、主甲板下方的横撑立柱以及固定在横撑立柱底部的下浮体，下浮体下方安装有推进器，推进器上安装有推进伺服电机和转角伺服电机，其特征在于：所述的横撑立柱包括两侧的立柱以及将两侧立柱相连接的横撑；所述的主甲板为长度和宽度均为50~100mm，钻井平台、横撑立柱、下浮体以及推进器均为与主甲板相适配的尺寸。
与现有技术相比，本发明的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法及机械体所具有的有益效果是：
1、本发明的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法包括动力定位控制仿真平台和动力定位控制系统，定位控制仿真平台能够进行计算机仿真测试，为下一步的物理实验做好充分准备；动力定位控制系统包括依次连接形成闭环系统的上位机、动力分配系统、钻井平台推进系统和数据采集系统，上位机与测量系统相连接，更加真实的反映实际物理对象和真实环境，为各类动力定位控制算法提供接近于实际的环境，进行可行性和有效性验证环境。
2、测量系统包括GPS定位系统、电罗经位置测量系统、风速传感器、流传感器和风浪传感器，能够测量实验室的海洋环境模拟池制造出风、浪和流等外部干扰，并将测量所得的信号上传至上位机。
3、数据测量系统包括转速传感器和转角传感器，能够测量推进器的转速和转角，并将测量数据反馈给上位机。
4、半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法的机械体的横撑立柱包括两侧的立柱以及将两侧立柱相连接的横撑，能够将主甲板以及主甲板上的平台钻井架稳定的支撑在下浮体上；机械体体积小，方便在实验室的海洋环境模拟池中进行定位控制实验。
附图说明
图1为动力定位控制仿真平台的仿真流程图。
图2为动力定位控制系统的连接示意图。
图3为测量系统的连接示意图。
图4为上位机的工作流程图。
图5为动力分配系统的工作流程图。
图6为钻井平台推进系统和数据采集系统的连接示意图。
图7为钻井平台推进系统的工作流程图。
图8为故障实时检测系统的工作流程图。
图9为半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法的机械体的机构示意图。
图中：1、上位机 2、动力分配系统 3、钻井平台推进系统 4、数据采集系统 5、测量系统 6、平台钻井架 7、主甲板 8、立柱 9、下浮体 10、横撑 11、推进器。
具体实施方式
图1~9是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~9对本发明做进一步说明。
半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法包括动力定位控制仿真平台和动力定位控制系统；所述的动力定位控制系统包括测量系统5、上位机1、动力分配系统2、钻井平台推进系统3和数据采集系统4，上位机1、动力分配系统2、钻井平台推进系统3和数据采集系统4依次相连接组成闭环系统，测量系统5与上位机1相连接；
具体的：半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法包括如下步骤：
步骤a，通过动力定位控制仿真平台进行计算机仿真测试，为下一步物理实验做准备；
步骤b，测量系统5进行数据测量，并将测得的数据上传至上位机1；
步骤c，上位机1根据测量系统5测量的数据运行空间控制算法，并将数据下发给动力分配系统2；
步骤d，动力分配系统2根据上位机1下发的数据，为每一个推进器11计算期望速度和方向，并下发给钻井平台推进系统3；
步骤e，钻井平台推进系统3将动力分配系统2计算的期望速度和方向与实际速度和方向相匹配，并进行调整；
步骤f，数据采集系统4对钻井平台推进系统3的实际速度和方向进行测量，并将测量结果上传给上位机1；
步骤g，上位机1通过数据采集系统4采集的数据，运行实时监控算法。
如图1所示：动力定位控制仿真平台是以MATLAB和ADAMS为基础开发的仿真平台。使用ADAMS程序设计设计半潜式海洋钻井平台动力学模型，为用户提供模型参数设置窗口，用户可根据自身需要，对模型参数设计或修改。
运用MATLAB Simulink模块开发半潜式海洋钻井平台动力定位控制算法设计环境，提供信号滤波设计、速度估计算法设计、动力定位控制算法设计和动力分布设计等模块，用户可运用这些模块，自主开发设计半潜式海洋钻井平台动力定位控制算法。
开发MATLAB和ADAMS程序接口，能够用MATLAB所开发的动力定位控制算法对ADAMS建立的半潜式海洋钻井平台进行定位控制。
运用MATLAB GUI模块开发仿真数据析和效果动画演示模块，为用户创建仿真效果显示功能。
步骤1中的仿真测试包括如下步骤：
步骤1001，系统初始化；
步骤1002，ADAMS建模；
启动ADAMS程序，并进行钻井平台动力学建模；
步骤1003，设计算法；
启动MATLAB Simulink程序，开发半潜式海洋钻井平台动力定位控制算法设计环境，提供信号滤波设计、速度估计算法设计、动力定位控制算法设计和动力分布设计等模块；
步骤1004，设计状态估计器；
在MATLAB Simulink模块中设计状态估计器；
步骤1005，设计动力定位控制算法；
在MATLAB Simulink模块中设计动力定位控制算法；
步骤1006，启动误差分析模块；
在MATLAB Simulink模块中设计误差分析模块，启动误差分析模块，进行误差分析；
步骤1007，误差是否满足精度，
误差分析算法模块分析判断误差满足精度，如满足，则仿真测试成功；如不满足，则进入下一步；
步骤1008，时间是否大于阈值；
误差分析算法模块判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤1004；如大于阈值，则进入下一步；
步骤1009，停止并修改算法。
如图2所示：动力定位控制系统包括测量系统5、上位机1、动力分配系统2、钻井平台推进系统3和数据采集系统4。上位机1的信号输出端依次串联连接动力分配系统2、钻井平台推进系统3、数据采集系统4后与上位机1的信号输入端相连接，形成闭环控制系统；测量系统5的信号输出端与上位机1的信号输入端相连接。动力定位控制系统能更加真实的反映实际物理对象和真实环境，为各类动力定位控制算法提供接近于实际的环境，进行可行性和有效性验证环境。
如图3所示：测量系统5包括同时与上位机1的信号输入端相连接的GPS定位系统、电罗经位置测量系统、风速传感器、流传感器和风浪传感器。GPS定位系统包括位置测量摄像机和地图，可以测得机械体的水平位置，电罗经位置测量系统用以测量舰艏偏角等姿态，风、流和海浪传感器用于测量外部干扰。测量系统5可直接使用这些信号，编制目标动力定位控制程序。
如图4所示：上位机1为工业控制计算机，上位机1通过工业以太网与测量系统5相连接，并接收来自测量系统5的位置、风、浪和流等信息。上位机1中载有滤波器模块、状态估计器模块、动力定位控制算法模块以及误差分析模块，用户可直接使用这些模块编制需要的各种滤波、估计、控制以及误差分析算法，也可以直接调用模块中存放的各种算法。
上位机1负责运行任务空间控制算法，可得到Fx、Fy和Iz三个力，其中：Fx为x方向力，Fy为y方向力，Iz为绕z轴的力矩。上位机1通过工业以太网与数据采集系统4相连，接收来自钻井平台推进系统3的实时数据。上位机1中还设有故障实时检测模块和系统连锁保护模块，故障实时检测模块能根据测量系统5和数据采集系统4上传的数据，监测系统运行状况，当系统发生故障时，发出警报，并启动连锁保护。
上位机1的空间控制算法包括如下步骤：
步骤2001，程序初始化；
步骤2002，读取测量数据；
上位机1读取测量系统5测量的位置数据；
步骤2003，运行滤波算法；
启动上位机1中的滤波器模块，运行滤波算法；
步骤2004，运行状态估计算法；
启动上位机1中的状态估计器模块，运行状态估计算法；
步骤2005，运行动态定位控制算法；
启动上位机1中的动力定位控制算法模块，运行动力定位控制算法；
步骤2006，启动误差分析模块；
启动上位机1中的误差分析模块，并进行误差分析；
误差2007，误差绝对值是否小于阈值；
误差分析模块分析判断误差绝对值是否小于阈值，如小于阈值，则实验测试成功；如大于阈值，则进入下一步；
步骤2008，时间是否大于阈值；
误差分析模块分析判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤2002；如大于阈值，则进入下一步；
步骤2009，停止并修改算法。
如图5所示：动力分配系统2也是一台工业计算机，动力分配系统2通过工业以太网与上位机1相连接，为每个推进器计算期望力矩。动力分配系统2根据Jacobian矩阵将上位机传送来的Fx、Fy和Iz分配四组推进器11的转速和方向，以满足定位需求。动力分配系统2中有两个计算模块，第一个计算模块为用户自定义模块，用户可根据自己的需求，自行开发动力分配算法；第二个为本发明为用户开发的动力分配程序模块，用户可以直接调用，以减少开发时间，提高工作效率。
动力分配系统2的工作流程包括如下步骤：
步骤3001，程序初始化，
步骤3002，是否自行开发动力分配程序；
选择是否自行开发动力分配程序，如选择否，则启动动力分配程序模块；如选择是，则进入下一步；
步骤3003，进入用户自定义模式。
如图6所示：钻井平台推进系统3包括四个伺服控制器、四个推进伺服电机和四个转角伺服电机。四个伺服控制器分别通过现场总线与动力分配系统2相连接，动力分配系统2计算出每个推进器11的期望转速和方向并下发给每一个伺服推进器。伺服推进器根据期望转速和方向与实际转速和方向的偏差控制推进伺服电机和转角伺服电机，使推进器11实际输出合力与上位机1计算出的Fx、Fy和Iz匹配。每个推进器11上分别安装有转速传感器和转角传感器，转速传感器和转角传感器分别与所对应的伺服控制器相连接，将推进器11的实际速度和方向数据反馈给所对应的伺服控制器。
数据采集系统4是一台工业计算机，数据采集系统4通过现场总线同时并联四个伺服控制器，伺服控制器将转速传感器和转角传感器反馈的速度和方向数据上传到数据采集系统4中。数据采集系统4通过工业以太网与上位机1直接通讯，将收集到的数据上传给上位机1.
如图7所示：步骤e具体包括以下步骤：
步骤4001，程序初始化；
步骤4002，读取期望速度和方向；
每个伺服控制器分别读取动力分配系统2计算出的期望速度和方向；
步骤4003，读取实际速度和方向；
每个伺服控制器分别读取上位机1根据数据采集系统4采集到的数据计算出的实际转速和方向；
步骤4004，运行PID控制程序；
运行每个伺服控制器中的PID控制程序模块；
步骤4005，余差是否满足精度；
每个伺服控制器将期望速度和方向与实际速度和方向相匹配，判断期望速度和方向与实际速度和方向的余差是否满足精度，如满足，则实验程序运行成功；如不满足，则进入下一步；
步骤4006，时间是否大于阈值；
每个伺服控制器判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤4002；如大于阈值，则进入下一步；
步骤4007，停止并修改PID参数。
如图8所示：上位机1的实时监控算法包括如下步骤：
步骤5001，程序初始化；
步骤5002，读取位置测量数据；
上位机1读取测量系统5测量的位置数据；
步骤5003，读取推进器11数据；
上位机1读取数据采集系统4采集到的推进器11的数据；
步骤5004，启动故障实时检测模块；
启动上位机1中的故障实时检测模块，对系统进行实时检测；
步骤5005，系统运行是否正常；
上位机1的故障实时监测模块判断系统运行是否正常，如正常，则返回步骤5002；如不正常，则进入下一步；
步骤5006，报警并启动系统联锁保护；
上位机1报警并启动上位机1的系统连锁保护模块，对系统进行保护。
如图9所示：一种应用于半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验的机械体的主甲板7长度和宽度均为75mm。主甲板7上方的平台钻井架 6。主甲板7下方开有安装横撑立柱的槽，横撑立柱上端安装在槽内。横撑立柱有两个，对称安装在主甲板7的两侧。主甲板7的长度和宽度还可以为50~100mm的其它值。
立柱8分层搭建，层与层之间通过螺栓相连接。每两个相对的立柱8通过下部的横撑10相连接，以增加机械体的稳定性以及抗风浪能力。横撑10为方形管，横撑10内部设有环形的加强筋，以保证横撑10的形状和强度，并且在较大的外部水压下不出现失稳。
每个横撑立柱下方固定有一个下浮体9，下浮体9为设有圆角的长方体壳体，下浮体9内设有若干纵横隔仓，保证下浮体9结构的水密性和强度，在分舱放置机械设备、推进器11和压载水舱。
每个下浮体9的两端分别安装有一个推进器11，推进器11通过安装架安装在下浮体9上。每个推进器11上均安装有一个转速伺服电机和转角伺服电机。转速伺服电机带动推进器11转动，来调节机械体的推进速度；转角伺服电机带动推进器11的安装架绕竖直的轴线转动，来调节机械体的运动方向。转速伺服电机和转角伺服电机均为微型伺服电机。
整个机械体的长度和宽度均为95mm，高度为130mm。机械体的长度和宽度还可以是70~120mm的其它值，高度还可以是100~150mm的其它值；机械体的长、宽、高是根据实际的半潜式海洋钻井平台的长、宽、高按相同的比例缩小的。
使用时，将机械体放置在实验室的海洋环境模拟池中，机械体的推进器11以及下浮体9位于水面上部，横撑立柱将主甲板7以及主甲板7上方的平台钻井架 6间隔支撑在水面上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：包括动力定位控制仿真平台和动力定位控制系统；所述的动力定位控制系统包括测量系统（5）、上位机（1）、动力分配系统（2）、钻井平台推进系统（3）和数据采集系统（4），上位机（1）、动力分配系统（2）、钻井平台推进系统（3）和数据采集系统（4）依次相连接组成闭环系统，测量系统（5）与上位机（1）相连接；包括如下步骤：
步骤a，通过动力定位控制仿真平台进行计算机仿真测试，为下一步物理实验做准备；
步骤b，测量系统（5）进行数据测量，并将测得的数据上传至上位机（1）；
步骤c，上位机（1）根据测量系统（5）测量的数据运行空间控制算法，并将数据下发给动力分配系统（2）；
步骤d，动力分配系统（2）根据上位机（1）下发的数据，为每一个推进器（11）计算期望速度和方向，并下发给钻井平台推进系统（3）；
步骤e，钻井平台推进系统（3）将动力分配系统（2）计算的期望速度和方向与实际的速度和方向相匹配，并进行调整；
步骤f，数据采集系统（4）对钻井平台推进系统（3）的实际速度和方向进行测量，并将测量结果上传给上位机（1）；
步骤g，上位机（1）通过数据采集系统（4）采集的数据，运行实时监控算法。
2.根据权利要求1所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：步骤a中所述的仿真测试包括如下步骤：
步骤1001，系统初始化；
步骤1002，ADAMS建模；
启动ADAMS程序，并进行钻井平台动力学建模；
步骤1003，设计算法；
启动MATLAB Simulink程序，开发半潜式海洋钻井平台动力定位控制算法设计环境，提供信号滤波设计、速度估计算法设计、动力定位控制算法设计和动力分布设计等模块；
步骤1004，设计状态估计器；
在MATLAB Simulink模块中设计状态估计器；
步骤1005，设计动力定位控制算法；
在MATLAB Simulink模块中设计动力定位控制算法；
步骤1006，启动误差分析模块；
在MATLAB Simulink模块中设计误差分析模块，启动误差分析模块，进行误差分析；
步骤1007，误差是否满足精度，
误差分析算法模块分析判断误差满足精度，如满足，则仿真测试成功；如不满足，则进入下一步；
步骤1008，时间是否大于阈值；
误差分析算法模块判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤1004；如大于阈值，则进入下一步；
步骤1009，停止并修改算法。
3.根据权利要求1所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的测量系统（5）包括同时与上位机（1）相连接的GPS定位系统、电罗经位置测量系统、风速传感器、流传感器和风浪传感器，GPS定位系统包括位置测量摄像机和地图。
4.根据权利要求1或3所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的上位机（1）中设有滤波器模块、状态估计器模块、动力定位控制算法模块和误差分析模块；所述的空间控制算法包括如下步骤：
步骤2001，程序初始化；
步骤2002，读取测量数据；
上位机（1）读取测量系统（5）测量的位置数据；
步骤2003，运行滤波算法；
启动上位机（1）中的滤波器模块，运行滤波算法；
步骤2004，运行状态估计算法；
启动上位机（1）中的状态估计器模块，运行状态估计算法；
步骤2005，运行动态定位控制算法；
启动上位机（1）中的动力定位控制算法模块，运行动力定位控制算法；
步骤2006，启动误差分析模块；
启动上位机（1）中的误差分析模块，并进行误差分析；
误差2007，误差绝对值是否小于阈值；
误差分析模块分析判断误差绝对值是否小于阈值，如小于阈值，则实验测试成功；如大于阈值，则进入下一步；
步骤2008，时间是否大于阈值；
误差分析模块分析判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤2002；如大于阈值，则进入下一步；
步骤2009，停止并修改算法。
5.根据权利要求1所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的动力分配系统（2）包括用户自定义模块和动力分配程序模块，其工作流程包括如下步骤：
步骤3001，程序初始化，
步骤3002，是否自行开发动力分配程序；
选择是否自行开发动力分配程序，如选择否，则启动动力分配程序模块；如选择是，则进入下一步；
步骤3003，进入用户自定义模式。
6.根据权利要求1所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的钻井平台推进系统（3）包括伺服控制器、推进伺服电机和转角伺服电机，伺服控制器的信号输入端与动力分配系统（2）的输出端相连接，伺服控制器的信号输出端同时并联推进伺服电机和转角伺服电机。
7.根据权利要求1所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的钻井平台推进系统（3）有四组，步骤e具体包括以下步骤：
步骤4001，程序初始化；
步骤4002，读取期望速度和方向；
每个伺服控制器分别读取动力分配系统（2）计算出的期望速度和方向；
步骤4003，读取实际速度和方向；
每个伺服控制器分别读取推进器（11）的实际速度和方向；
步骤4004，运行PID控制程序；
运行每个伺服控制器中的PID控制程序模块；
步骤4005，余差是否满足精度；
每个伺服控制器将期望速度和方向与实际速度和方向相匹配，判断期望速度和方向与实际速度和方向的余差是否满足精度，如满足，则实验程序运行成功；如不满足，则进入下一步；
步骤4006，时间是否大于阈值；
每个伺服控制器判断时间是否大于阈值，如小于阈值，则返回步骤4002；如大于阈值，则进入下一步；
步骤4007，停止并修改PID参数。
8.根据权利要求1或7所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的数据采集系统（4）同时并联四个伺服控制器的信号输出端，每个伺服控制器的信号输入端同时并联转速传感器的一端和转角传感器的一端，转速传感器的另一端和转角传感器的另一端同时连接推进器（11）。
9.根据权利要求1所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法，其特征在于：所述的上位机（1）中设有故障实时检测模块和系统连锁保护模块；所述的实时监控算法包括如下步骤：
步骤5001，程序初始化；
步骤5002，读取位置测量数据；
上位机（1）读取测量系统（5）测量的位置数据；
步骤5003，读取推进器（11）数据；
上位机（1）读取数据采集系统（4）采集到的推进器（11）的数据；
步骤5004，启动故障实时检测模块；
启动上位机（1）中的故障实时检测模块，对系统进行实时检测；
步骤5005，系统运行是否正常；
上位机（1）的故障实时监测模块判断系统运行是否正常，如正常，则返回步骤5002；如不正常，则进入下一步；
步骤5006，报警并启动系统联锁保护；
上位机（1）报警并启动上位机（1）的系统连锁保护模块，对系统进行保护。
10.一种用于权利要求1~9任一项所述的半潜式海洋钻井平台定力定位控制实验方法的机械体，包括主甲板（7）、主甲板（7）上方的平台钻井架（6）、主甲板（7）下方的横撑立柱以及固定在横撑立柱底部的下浮体（9），下浮体（9）下方安装有推进器（11），推进器（11）上安装有推进伺服电机和转角伺服电机，其特征在于：所述的横撑立柱包括两侧的立柱（8）以及将两侧立柱（8）相连接的横撑（10）；所述的主甲板（7）为长度和宽度均为50~100mm，平台钻井架（6）、横撑立柱、下浮体（9）以及推进器（11）均为与主甲板（7）相适配的尺寸。
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