DE2129350C3

DE2129350C3 - Method for dynamic positioning of a floating vehicle

Info

Publication number: DE2129350C3
Application number: DE19712129350
Authority: DE
Inventors: Henricus Johannes; Berkhout Augustinus Johannes; Rijswijk Zunderdorp (Niederlande)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-06-14
Publication date: 1976-04-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Positionieren eines schwimmenden Fahrzeugs mit Meßeinrichtungen zum Erzeugen eines der Abweichung des Fahrzeugs von einer gewünschten Position .in Bezug auf mindestens eine Koordinate entsprechenden Abweichungssignals als Funktion der Zeit, das derart gefiltert wird, daß mindestens ein ausgewählter Teil der von den Wellen herrührenden Komponenten dieses Abweichungssignals eliminiert wird, wobei von diesem gefilterten Abweichungssignal ein Steuersignal abgeleitet wird, durch welches die gemessene Koordinatenabweichung entsprechend verringert wird.The invention relates to a method for dynamic positioning of a floating vehicle with measuring devices for generating one of the deviation of the vehicle from a desired position . With respect to at least one coordinate corresponding deviation signal as a function of Time that is filtered so that at least one selected Part of the components of this deviation signal originating from the waves are eliminated, from this filtered deviation signal, a control signal is derived by which the measured Coordinate deviation is reduced accordingly.

Verfahren zum dynamischen Positionieren von Fahrzeugen sind bekannt. So ist beispielsweise ein Verfahren dieser Art zum Positionieren von Flugzeugen bekanut, bei dem eine Beeinflussung des Steuersignals in Abhängigkeit von der Amplitude des Abweichungssignals erfolgt (USA.-Patentschrift 34 70 430). Hierbei sollen die von Turbulenzen herrührenden Signalkomponenten zu einem schnelleren Nachregeln ausgenutzt werden. Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Positionieren eines Schiffes ist es ferner bekannt, das durch die Meßeinrichtung erzeugte Abweichungssignal durch ein Tiefpaßfilter zu schicken (britische Patentschrift 11 86 103). Hierdurch soll erreicht werden, daß nur solche Steuerbefehle ausgeführt werden, deren vorbestimmte Geschwindigkeit auch tatsächlich das Schiff steuern kann. Solche Tiefpaßfilter besitzen stets eine nicht vernachlässigbare Phasenlaufzeit und die Gesamtanordnung arbeitet daher nicht ohne Zeitverzögerung. Methods for dynamic positioning of vehicles are known. For example, there is one procedure This type of aircraft positioning is known in which the control signal can be influenced in Dependent on the amplitude of the deviation signal takes place (USA.-Patent 34 70 430). Here the signal components resulting from turbulence should be used for faster readjustment will. In another known method for positioning a ship, it is also known that to send the deviation signal generated by the measuring device through a low-pass filter (British patent specification 11 86 103). This is to achieve that only those control commands are executed whose predetermined speed actually affects the ship can control. Such low-pass filters always have a non-negligible phase delay and the overall arrangement therefore does not work without a time delay.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das praktisch ohne Zeitverzögerung arbeitet und es damit ermöglicht, nur die im wesentlichen von Wind und von der Strömung des Wassers herrührende Abweichungen auszuregeln, während der auf Wellen zurückzuführende Abweichungsanteil im wesentlichen unberücksichtigt bleiben kann.It is therefore the object of the invention to provide a method of the type mentioned at the outset that is practical works without a time delay and thus enables only the essentially wind and the To regulate deviations due to the flow of water, while those due to waves The percentage of deviations can essentially be disregarded.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention on the basis of a method of the type mentioned at the beginning by the features of the characterizing part of the main claim. Further advantageous refinements this arrangement according to the invention emerge from the subclaims.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf einfache und schnelle Weise jeweils im Vorhinein derjenige Anteil des Abweichungssignals bestimmt werden, der im wesentlichen von den Wasserwellen herrührt, also derjenige Anteil, der von dem eigentlichen Steuersignal zum Nachstellen des Fahrzeugs eliminiert werden soll, da sich dieser Anteil im Laufe der Zeit selbst kompensiert. Die auf ein Schiff wirkenden Wellen bewirken zwar eine momentane Abweichung des Schiffes vom vorgegebenen Kurs, die jedoch nach einer gewissen Zeit automatisch wieder zurückgeführt wird, also unberücksichtigt bleiben kann. Nur die im wesentlichen vom Wind und von der Strömung des Wassers herrührenden Abweichungen werden mit derThe method according to the invention can be used in advance in a simple and quick manner Part of the deviation signal can be determined, which essentially originates from the water waves, that is, the portion that is eliminated from the actual control signal for readjusting the vehicle should be, as this portion compensates itself over time. The ones that act on a ship Waves cause a momentary deviation of the ship from the given course, but that after is automatically returned a certain time, so can be disregarded. Only the im significant deviations resulting from the wind and the flow of the water are compared with the

rfittdungsgemäßen Anordnung ausgeregelt, was durch Sr erfindungsgemäße Filtermaßnahrne erreicht wird, A' oraktisch keine Zeitverzögerung besitzt. Das erfin- α neseemäße Verfahren eignet sich damit besonders ' t zum Positionieren von Schiffen, die beispielsweise ö^'. bestimmten Ort ohne Anker festgehalten „Hen sollen wie dies bei Tiefbohrungen, ozeano-ShiseLcn Untersuchungen, Wetterbeobachtungen, ' *fider Bergung von Fahrzeugen u. dgl. nötig ist. Mit Sem erfindungsgemäßen Verfahren kann aber auch ^Λ . exakte Kurshaltung eines Schiffes zwischen zwei ^'f ctpn Punkten erreicht werden, wie dies beispielsweise ^Löschfahrzeugen, Schleppern, Schiffen zum Ver-ιiVen von Kabeln und Rohrleitungen u. dgl. nötig ist. s,Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Posi- ^Wnnierune solcher Schiffe mit geringstmöglichem ™J_eaufwand, da nur bleibende Abweichungen aus-ISt werdenCorrected according to the arrangement, which is achieved by filter measures according to the invention, A ' oractically has no time delay. The inventions α neseemäße method is thus particularly suitable 't for positioning of vessels, for example, ö ^'. held at a certain place without anchors, as is necessary for deep boreholes, oceanic ship investigations, weather observations, for the recovery of vehicles and the like. With Sem method according to the invention, however, can also ^Λ . a vessel between two ^ f exact course attitude 'ctpn points are reached, as this is for example ^ fire trucks, tractors, ships for locking-ιiVen of cables and pipes and. the like. necessary. s, the inventive method allows positioning ^ Wnnierune such vessels with minimum ™ J _ea ufwand, since only permanent deviations from-iS

nie Erfindung wird im folgenden an Hand schema-Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näherThe invention will never be described in more detail below with reference to schematic drawings of exemplary embodiments

r tertr tert

Fio i zeigt die Anwendung einer erfindungsge-Fio i shows the application of an inventive

«äßen Anordnung bei einem schwimmenden Bohrmaßen Anoru ₆ «External arrangement with a floating drilling dimension Anoru ₆

2 bis 5 zeigen die dabei auftretenden Positio-2 to 5 show the posi-

iJrnLkomponenten;
_nlerungskompo _B',_{ockschaltbüd der dabei} iJrnL components;
_nl erungskompo _B ', _{ockschaltbüd the included}

„rfeten Steuerschaltung;"Rfeten control circuit;

?io 7 zeigt den Ausschnitt eines hierbei auftretenden Abwefchungssignals;? io 7 shows the detail of a occurring here Deviation signal;

KSS*L zugehörige Amplitudenspektrum; 9 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungs-Been Anordnung zur Durchführung der einzelnen E „operationen für die Erzeugung des Steuertragen wird. Das Fahrzeug 1 ist mit zwei Antnebsvorrichtungen 6 und 7 ausgerüstet, die um Achsen 8 und 9 drehbar sind, damit die Wirkungsrichtung der durch die Antriebsvorrichtungen erzeugten Schubkräfte variiert werden können. Außerdem kann die Größe der durch die Antriebsyorrichtungen 6 und 7 erzeugten Schubkräfte variiert werden, so daß es durch geeignetes Wählen der Richtung und der Große der durch die Antriebsvorrichtungen erzeugten Schubkräfte möglich ist, das Fahrzeug 1 aus seiner jeweiligen Lage in eine gewünschte andere Lage zu bringen.KSS * L associated amplitude spectrum; 9 shows the basic circuit diagram of an arrangement according to the invention for carrying out the individual operations for generating the control transmission. The vehicle 1 is equipped with two drive devices 6 and 7 which can be rotated about axes 8 and 9 so that the direction of action of the thrust forces generated by the drive devices can be varied. In addition, the magnitude of the thrust forces generated by the drive devices 6 and 7 can be varied, so that by appropriately selecting the direction and magnitude of the thrust forces generated by the drive devices, it is possible to move the vehicle 1 from its respective position to a desired other position .

Im folgenden wird an Hand von Fig. 2 bis 6 be-In the following, with reference to FIGS. 2 to 6,

schrieben, auf welche Weise die dynamische Ppsiüo-wrote how the dynamic Ppsiüo-

nierungseinrichtung zur Wirkung kommt, um die Ab-system comes into effect in order to

weichung des Fahrzeugs 1 von der gewünschten Position zu verringern.deviation of the vehicle 1 from the desired position to reduce.

In Fig. 2 ist die Position des Fahrzeugs 1 gegenüber einer A^Achse und einer K-Achse dargestellt. Diese Achsen bilden die Achsen einer Meßeinrichtung die ao dazu dient, die Abweichung bzw. die tatsachliche Posi·· ^{tion des} Fahrzeugs 1 von der bei 1 angedeuteten gewünschten Position zu messen. Der gewünschte Kurs verläuft in der Richtung des negativen Teils der X- ^^ ^ Winkelabweichung der tatsächlichen Posia₅ tion gegenüber der gewünschten Position ist mit <p bezeichnet. Wenn das Fahrzeug 1 die gewünschte Posi-_{Uon r erreichen soll>
muß das} Fahrzeug um den Wmkel ψ gedreht und um die Beträge χ und y in Richtung der A^Achse bzw. der y-Achse bewegt werden.In Fig. 2, the position of the vehicle 1 is shown in relation to an A ^ axis and a K axis. These axes form the axes of a measuring device which ao serves ^{to measure the deviation or the actual position of the} vehicle 1 from the desired position indicated at 1. The desired course runs in the direction of the negative part of the X- ^^ ^ angular deviation of the actual posia ₅ tion from the desired position is denoted by <p. When the vehicle 1 _{is to reach} the desired positioning _{Uon r> the} vehicle _{must be} rotated around the Wmkel ψ and χ to the amounts and y in the direction of A ^ axis and the y-axis to be moved.

Die Abweichung des Fahrzeugs 1 von der gewunschten Position 1' ist auf die kombinierte Wirkung der Wellen, des Windes und der Wasserströmung; zuruckzuführen. Die durch die WeUen auf das FahrzeugThe deviation of the vehicle 1 from the desired position 1 'is due to the combined effect of the Waves, wind and water current; to be returned. The through the WeUen on the vehicle

3<>3 <>

? zeigt das Amplitudenspektrum eines bei der daß jede Abweichung, die auf den hochfrequenten? shows the amplitude spectrum of a where that any deviation due to the high frequency

Anordnung nach Fig 9 verwendeten Nullphasen- Teil der Wirkung der WeUen auf das Fahrzeug zurückArrangement according to FIG. 9 used zero-phase part of the effect of the waves on the vehicle

Anordnung nacn g ν zuführen ist, innerhalb einer relativ kurzen ZeitspanneArrangement after g ν is to be supplied within a relatively short period of time

Bevor Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfah- ausgeglichen wird, da die schwingende Bewegung derBefore details of the method according to the invention is compensated, since the oscillating movement of the

«nsTe ch Sn werden, seien ein^e hierbei verwen- 4o die Wellen bildenden Wasserteilchen bewirker,daßLet us use a water particle that forms the waves, causing

i näher erläutert. Unter Phasenspektrum jeder der Wirkung der WeHen aussetzte Gegenstandi explained in more detail. Under phase spectrum any object exposed to the effects of woes

derthe

eine» gemäßen Verfahrena »due process

%£ AU.je- f % £ AU.je- f

komponenten und die niederfrequente Wellenkomponente zurückzuführen ist, dadurch ermitteln, daß man die Signale S_x und S„ vektoriell addiert, daß man die Signale 5<p für die Antriebsvorrichtung 6 vektoriell addiert, und daß man die für die Antriebsvorrichtung 7 vektoriell subtrahiert.components and the low-frequency wave component can be determined by adding the signals S _x and S " vectorially, adding the signals 5 <p for the drive device 6 vectorially, and subtracting those for the drive device 7 vectorially.

Die Schubkraftvektoren Va und Vb, die sich gemäß Fig. 4 und 5 aus den Vektordiagrammen ergeben, repräsentieren die Größe und die Richtung der durch die Antriebsvorrichtungen 6 und 7 erzeugten Schubkräfte. The thrust vectors Va and Vb, which result from the vector diagrams according to FIGS. 4 and 5, represent the magnitude and the direction of the thrust forces generated by the drive devices 6 and 7.

Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 6 umfaßt die dynamische Positioniereinrichtung Meßeinheiten 10, 11 und 12 zum Messen der Abweichung des Fahrzeugs von der gewünschten Position längs der Z-Achse bzw. längs der K-Achse, sowie der Winkelabweichung des Fahrzeugs von der Af-Achse. Die durch die Einheiten 10, 11 und 12 gemessenen Abweichungssignale x, y und φ bilden die Komponenten der Abweichung des Fahrzeugs von der gewünschten Position, die auf die Wirkung der Wellen, des Windes und der Wasserströmung zurückzuführen ist. Diese drei Signale werden durch zugehörige Filter 1.3, 14 und 15 geleitet, durch welche die in den Abweichungssignalen x, y und ψ enthaltenen Wellenkomponenten selektiv gedämpft werden, so daß man die auch in Fig. 3 angegebenen Signale S_x, S_v und Sq> erhält, welche die Komponenten der Abweichung des Fahrzeugs von der gewünschten Position unter dem Einfluß des Windes, der Wasserströmung und des niederfrequenten Teils der Wirkung der Wellen repräsentieren. Da der niederfrequente Teil der in dem Abweichungssignal enthaltenen Wellenkomponcnten bei der dynamischen Positionierung berücksichtigt werden muß, v/ird der aus den Signalen x, y und φ durch die Filter 13, 14 und IS nicht entfernt, so daß er in den Signalen S_:C, S_v und S<p enthalten bleibt. Diese drei Vektorsignale werden dann gemäß Fig. 4 und 5 vektoriell mit Hilfe einer Vorrichtung 16 kombiniert, und die resultierenden Vektoren Vα und Vb, welche Richtung und Größe der Korrektursignale angeben, die den Antriebsvorrichtungen 6 und 7 zugeführt werden müssen, werden Steuervorrichtungen 17 bzw. 18 zugeführt, die proportional und gegebenenfalls differenzierend und/oder integrierend arbeiten.According to the schematic representation in Fig. 6, the dynamic positioning device comprises measuring units 10, 11 and 12 for measuring the deviation of the vehicle from the desired position along the Z-axis or along the K-axis, as well as the angular deviation of the vehicle from the Af- Axis. The deviation signals x, y and φ measured by the units 10, 11 and 12 form the components of the deviation of the vehicle from the desired position, which can be attributed to the action of the waves, the wind and the water current. These three signals are passed through associated filters 1.3, 14 and 15, through which the wave components contained in the deviation signals x, y and ψ are selectively attenuated, so that the signals S _x , S _v and Sq> also indicated in FIG which represent the components of the deviation of the vehicle from the desired position under the influence of the wind, the water current and the low frequency part of the action of the waves. Since the low-frequency part of the wave components contained in the deviation signal must be taken into account during dynamic positioning, that from the signals x, y and φ is not removed by the filters 13, 14 and IS, so that it is in the signals S _{: C} , S _v and S <p is retained. These three vector signals are then vectorially combined according to FIGS. 4 and 5 with the aid of a device 16, and the resulting vectors Vα and Vb, which indicate the direction and magnitude of the correction signals which must be fed to the drive devices 6 and 7, are used in control devices 17 and 7, respectively. 18 supplied, which work proportionally and optionally differentiating and / or integrating.

Die Zeitfunktion x(t) des Abweichungssignals ist in Fig. 7 längs der X-Achse für eine bestimmte Zeitspanne dargestellt. Der hochfrequente Teil W_x <t) der in dem Abweichungssignal x(t) enthaltenen Wellenkomponente ist in Fig. 7 als gestrichelte Kurve dar gestellt Für jeden Zeitpunkt t kann man das Signal S_X(t) dadurch ermitteln, daß man den hochfrequenten Teil Wxit) der Wellenkomponente im Zeitpunkt t vom Abweichungssignal x(t) im gleichen Zeitpunkt t abbiegt Um ein Beispiel zu geben, ist diese Subtraktion in Fig. 7 für den Zeitpunkt U dargestellt The time function x (t) of the deviation signal is shown in FIG. 7 along the X axis for a specific period of time. The high-frequency part W _x <t) of the ripple component contained in the deviation signal x (t) is provided in FIG. 7 as dotted curve for each time t may be the signal S _X (t) thereby determine that the high frequency part Wxit ) the wave component at time t turns off from the deviation signal x (t) at the same time t. To give an example, this subtraction is shown in FIG. 7 for time U

Gemäß Fig. 8 zeigt das Amplitudenspektrum \X(f)\ des Signals x{/) während der Dauer des in Fig. 7 bezeichneten Zeitfensters T_x zwei scharf voneinander unterschiedene Frequenzbander. Das Frequenzband Δ/J, in dem relativ niedrige Frequenzen auftreten, umfaßt denjenigen Teil des Abweichungssignals x[t), der während des dynamischen Positionierungsvorgangs kompensiert werden muß. Innerhalb des Frequenzbandes Af₁ besteht das Amplitudenspektrum im wesentlichen aus der Abweichungskomponente, die auf die Wirkungen des Windes und der Wasserströmung zurückzuführen ist, während das Amplitudenspektrum des Frequenzbandes Af₂ im wesentlichen, wenn nich ausschließlich, aus der Abweichungskomponente be steht, die auf den hochfrequenten Teil der Wellenwir kung zurückzuführen ist. Man kann daher sagen, dal die Komponente des Abweichungssignals innerhall: des Frequenzbandes Af₂ durch das Signal W_x «> gebildet wird, während die Komponente des Abweichungssignals innerhalb des Frequenzbandes Af₁ durch dai Signal S_x «> gebildet wird. According to FIG. 8, the amplitude spectrum \ X (f) \ of the signal x {/) during the duration of the time window T _x indicated in FIG. 7 shows two frequency bands that are sharply differentiated from one another. The frequency band Δ / J, in which relatively low frequencies occur, comprises that part of the deviation signal x [t) which must be compensated for during the dynamic positioning process. Within the frequency band Af ₁ , the amplitude spectrum consists essentially of the deviation component that is due to the effects of the wind and the water flow, while the amplitude spectrum of the frequency band Af ₂ essentially, if not exclusively, consists of the deviation component that is due to the high-frequency Part of the wave effect is due. It can therefore be said that the component of the deviation signal within the frequency band Af _{2 is formed} by the signal W _x «>, while the component of the deviation signal within the frequency band Af _{1 is formed} by the signal S _x «>.

ίο Der hochfrequente Teil der Wellenkomponente, die in dem Frequenzband Δ/₂ des Abweichungssignals x{t enthalten ist, und der nicht ausgeglichen zu werdet braucht, kann jetzt dadurch beseitigt werden, daß mar diese Wellenkomponente dadurch selektiv dämpft.ίο The high-frequency part of the wave component, which is contained in the frequency band Δ / _{2 of} the deviation signal x {t , and which does not need to be compensated, can now be eliminated by selectively attenuating this wave component.

indem man das Abweichungssignla x{i) durch ein Tiefpaßfilter leitet, dessen Amplitudenspektrum in Fig. ί bei 20 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Da solche Filter bekannt sind, dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen. Die Grenzfrequenz f_c des FiI-ters ist so gewählt, daß sie etwa gleich der Obergrenze des Frequenzbandes Δ/, ist. Da es möglich sein soll, die Breite des Frequenzbandes Δ/, zu variieren, wenn sich die Wassertiefe und/oder die Wetterbedingungen ändern, soll die Grenzfrequenz f_c des Filters variabelby passing the deviation signal x {i) through a low-pass filter, the amplitude spectrum of which is indicated in FIG. ί at 20 with dashed lines. Since such filters are known, a more detailed explanation should be superfluous. The cutoff frequency f _{c of} the filter is chosen so that it is approximately equal to the upper limit of the frequency band Δ /. Since it should be possible to vary the width of the frequency band Δ /, if the water depth and / or the weather conditions change, the cut-off frequency f _{c of} the filter should be variable

sein. Dieses Filter, das bei der dynamischen Positioniereinrichtung nach Fig. 6 das Filter 13 bildet, kann als elektrisches Netzwerk ausgebildet sein, dem das elektrische Signal x(t) über seinen Eingang zugeführt wird, und dessen Ausgang ein Signal Sm) entnommen wird.being. This filter, which forms the filter 13 in the dynamic positioning device according to FIG. 6, can be designed as an electrical network to which the electrical signal x (t ) is fed via its input and whose output a signal Sm) is taken.

3" Dieses Signal ist jedoch wegen einer unvermeidlichen Phasenverzögerung des elektrischen Filters nicht im Zeitpunkt t₀, sondern in einem späteren Zeitpunkt AT_x nach dem Zeitpunkt t₀ verfügbar.3 "However, because of an unavoidable phase delay of the electrical filter, this signal is not available at time t ₀ , but at a later time AT _x after time t ₀ .

Führt man das Signal x(t) in digitaler Form derIf one carries the signal x (t) in digital form the

dynamischen Positioniereinrichtung nach Fig. 6 zu, kann das vorstehend erwähnte elektrische Netzwerk durch eine digitale Recheneinheit nachgeahmt werden, die den Impuls, welchen das Filter-nach Fig. 8 mit dem Amplitudenspektrum 20 liefert, mit dem Signaldynamic positioning device according to FIG. 6, the aforementioned electrical network be imitated by a digital arithmetic unit, which generates the impulse which the filter-according to FIG. 8 with the amplitude spectrum 20 provides with the signal

«' jf(/) innerhalb des Zeitfensters T_x vereinigt, das gemäß Fig. 7 dem Zeitpunkt t₀ vorausgeht. Als Ergebnis dieser Vereinigung erhält man dann das Signal S_x, das jedoch wegen der unvermeidlichen Phasenverzögerung eines solchen Filters nicht im Zeitpunkt I₀, sondern«'Jf (/) combined within the time window T _x which, according to FIG. 7, precedes the time t _0. The result of this combination is then the signal S _x , which, however, due to the inevitable phase delay of such a filter, does not occur at time I ₀ , but

nach diesem Zeitpunkt in einem bestimmten Zeitpunkt AT_x zur Verfügung steht.after this point in time at a certain point in time AT _x is available.

Die gleichen Arbeitsschritte, wie an Hand von Fig. 8 beschrieben wurden, können auch durchgeführt werden, um die Signale S_v und Sf zu ermitteln.The same work steps as described with reference to FIG. 8 can also be carried out in order to determine the signals S _v and Sf .

Bei einer bestimmten Form des Amplitudenspektrums des Filters ist die zeitliche Verzögerung AT_x dann minimal, wenn das Filter ein Minimumphasenfilter ist Wenn man diese minimale Zeitverzögerung AT_x in einem bestimmten Anwendungsfall der dyna- In a particular form of the amplitude spectrum of the filter is the time delay AT _x minimum when the filter is a minimum phase filter When this minimum time delay AT _x in a particular application of the dynamic

mischen Positionierung immer noch als zu groß betrachtet muß man eine mit höherer Geschwindigkeit arbeitende Einrichtung benutzen, wie sie im folgenden an Hand von Fig. 9 beschrieben wird. Fig. 9 veranschaulicht schematisch die zu benutzen- Mixing positioning is still considered to be too great, one must use a device operating at a higher speed, as is described below with reference to FIG. Fig. 9 illustrates schematically the to be used

den Recheneinheiten und die Schritte, welche durchgeführt werden müssen, wenn mit Hilfe einer Filterwirkung nahezu augenblicklich der gewählte hochfrequente Teil der Wellenkomponente beseitigt werden soll, der in der -^-Komponente des Abweichungssignalsthe computing units and the steps that have to be carried out when the selected high-frequency part of the wave component is eliminated almost instantaneously with the aid of a filter effect should, which is in the - ^ - component of the deviation signal

enthalten ist In den verschiedenen Blöcken des in Fig. 9 wiedergegebenen Diagramms sind die verschiedenen Schritte mit den Buchstaben a, b, c, d, *,/ und The various blocks of the diagram shown in FIG. 9 contain the various steps with the letters a, b, c, d, *, / and g G bezeichnet.designated.

. Das durch die Kurve 21 als Funktion der Zeit dargestellte Abweichungssignal x(t) wird in jeder Sekunde einmal abgefragt und in einem Speicherteil 22 gespeichert. Die aufeinanderfolgenden Werte werden innerhalb eines Zeitfensters T_x abgefragt. Das Zeitfenster T_x erstreckt sich von Z₀ — T_x bis Z₀, wobei Z₀ der Zeitpunkt ist, in welchem die letzte Probe des Signals gemessen wurde.. The deviation signal x (t) represented by curve 21 as a function of time is queried once every second and stored in a memory part 22. The successive values are queried within a time window T _x. The time window T _x extends from Z ₀ - T _x to Z ₀ , where Z _{0 is} the point in time at which the last sample of the signal was measured.

Wenn sich das Zeitfenster T_x über eine Periode von 500 see erstreckt, werden somit in der Speichereinheit 22 insgesamt 500 Abfragewerte für x{t) gespeichert. Während jeder neuen Sekunde wird der Speichereinheit 22 ein weiterer Abfragewert zugeführt, und der älteste Abfragewert wird aus dem Speicher entfernt; hierbei handelt es sich um den Schritt a. »5If the time window T _x extends over a period of 500 seconds, a total of 500 query values for x (t) are thus stored in the memory unit 22. During each new second, a further sample is fed to the memory unit 22, and the oldest sample is removed from the memory; this is step a. »5

In Abständen von T_p Sekunden, wobei T_p z. B. einen Wert von 500 see hat, wird die Autokorrelationsfunktion des auf diese Weise gespeicherten Signals Jr(Z) mit Hilfe einer Recheneinheit 24 berechnet (Schritt b). Diese Autokorrelationsfunktion R_xx(t, Z₀), die eine »o Länge von Tr see hat (siehe Bezugszahl 25) wird auf die Dauer von T_p see gespeichert und einer Recheneinheit 26 zugeführt um die Autokorrelationsfunktion des Signals zu erhalten, weiche einen gewählten Teil der in dem Abweichungssignal x(t) enthaltenen Wellen- »5 komponente repräsentiert (Schritt c). Man erhält diese Autokorrelationsf unktion RWxW_x(T, Z₀), indem man die Autokorrelationsfunktion R_xx(t, I₀) mit dem Impulsverhalten g(r) eines Filters vereinigt, dessen Übertragungsfunktion G(f) gemäß Fig. 10 entsprechend 3<> der Kurve 27 ein Amplitudenspektrum mit relativ hohen Werten für ein Frequenzband Δ/₂ entsprechend dem Frequenzband des gewählten Teils der in dem Abweichungssignal enthaltenen Wellenkomponente und mit relativ niedrigen Weiten für ein Frequenzband Δ/, hat und ein Phasenspektrum aufweist, das bei allen Frequenzen gleich Null ist. Die Grenzfrequenz fc entspricht der niedrigsten Frequenz des gewählten Teils der Wellenkomponente, der aus dem Signal Jr(Z) entfernt werden soll. Es sei bemerkt, daß die Parameter *° des Filters, dem der Impulsverhalten g(r) entnommen wird, von Zeit zu Zeit geändert werden können. Beispielsweise kann man den Parameter f_c bei Änderungen der Wetterbedingungen und/oder der Wassertiefe variieren.At intervals of T _p seconds, where T _p z. B. has a value of 500 see, the autocorrelation function of the signal Jr (Z) stored in this way is calculated with the aid of a computing unit 24 (step b). This autocorrelation function R _xx (t, Z ₀ ), which has a length of Tr see (see reference number 25), is stored for the duration of T _p see and fed to a computing unit 26 in order to obtain the autocorrelation function of the signal, which has a selected one Part of the wave component contained in the deviation signal x (t) is represented (step c). This autocorrelation function RWxW _x (T, Z ₀ ) is obtained by combining the autocorrelation function R _xx (t, I ₀ ) with the impulse response g (r) of a filter whose transfer function G (f) according to FIG. 10 corresponds to 3 <> the curve 27 has an amplitude spectrum with relatively high values for a frequency band Δ / ₂ corresponding to the frequency band of the selected part of the wave component contained in the deviation signal and with relatively low widths for a frequency band Δ /, and has a phase spectrum that is the same at all frequencies Is zero. The cutoff frequency fc corresponds to the lowest frequency of the selected part of the wave component that is to be removed from the signal Jr (Z). It should be noted that the parameters * ° of the filter from which the impulse response g (r) is taken can be changed from time to time. For example, the parameter f _c can be varied in the event of changes in the weather conditions and / or the water depth.

Der während des Schritts c in der Recheneinheit 26 durchgeführte Vereinigungsvorgang ist in Fig. 9 durch einen Stern bezeichnetThe merging process carried out in the arithmetic unit 26 during step c is denoted by an asterisk in FIG. 9

Die Autokorrelationsfunktion Rwxwxir, '<>)> die sich bei der Vereinigung der Signale mit Hilfe der Recheneinheit 26 ergibt, ist in Fig. 9 als Kurve 31 dargestellt, wobei die Funktion eine Länge T_n hat The autocorrelation function Rwxwxir, '<>)> which results when the signals are combined with the aid of the arithmetic unit 26 is shown in FIG. 9 as curve 31, the function having a length T _n

Hierauf wird die Impulsverhaltensfunktion /{τ, Z₀) des Filters mit der Länge Tj mit Hilfe der Recheneinheit 32 (Schritt d) dadurch ermittelt, daß aus der Autokorrelationsfunktion RwxWxfr* Ό) die Autokorrelationsfunktion Rxx{t, to) bestimmt wird. Mit anderen Worten, es wird eine in Fig. 9 bei 33 dargestellte Funktion /(τ, Z₀) ermittelt, die bei ihrer Vereinigung mit der Autokorrelationsfunktion 25 des Abweichungssignals x(t) für das Zeitfenster O bis Tj zu der Autokorrelationsfunktion 31 des Signals führt, das den in dem Abweichungssignal enthaltenen gewählten Teil der Wellenwirlcungskomponente repräsentiertThe impulse behavior function / {τ, Z ₀ ) of the filter with the length Tj is then determined with the aid of the arithmetic unit 32 (step d) in that the autocorrelation function Rxx {t, to) is determined from the autocorrelation function RwxWxfr * Ό). In other words, a function / (τ, Z ₀ ) shown in FIG. 9 at 33 is determined which, when combined with the autocorrelation function 25 of the deviation signal x (t) for the time window O to Tj, results in the autocorrelation function 31 of the signal which represents the selected part of the wave vortex component contained in the deviation signal

Da man das in dem Abweichungssignal x{t) enthaltene Energiespektrum der Wellenwirkungskomponente während einer bestimmten Zeitspanne T„ vonSince the energy spectrum of the wave action component contained in the deviation signal x (t) is used during a certain period of time T "from

z. B. 500 see als konstant betrachten kann, braucht die Impulsverhaltensfunktion /(τ, Z₀) des Filters nur in Abständen von T_v see berechnet zu werden.z. B. can consider 500 see as constant, the impulse behavior function / (τ, Z ₀ ) of the filter only needs to be calculated at intervals of T _{v see.}

Das Impulsverhalten /(t, Z₀) des Filters wird mit Hilfe der Recheneinheit 34 mit dem gespeicherten Abweichungssignal jf(/) vereinigt (Schritt e), um das Glied 1-Kr(Zo) zu berechnen, bei dem es sich um den gewählten in dem Abweichungssignal Jr(Z₀) enthaltenen hochfrequenten Teil der Wellenkomponente handelt. Die Größe W_x(t₀) wird danach von der Größe Jf(Z₀) abgezogen (Schritt/). Dies geschieht mit Hilfe einer Subtraktionseinheit 35, wobei man den Wert des Signals Sz(Z₀) in Richtung der .Y-Achse erhält, wobei sich dieses Signal nach der Windkomponente, der Wasserströmungskomponente und der Wellenkomponente des Abweichungssignals Jr(Z₀) richtet, soweit die Frequenz dieser Komponenten unter der Frequenz f_c liegt. Jedesmal dann, wenn ein neuer Wert von jr(z) gespeichert worden ist, wird der Schritt e wiederholt, wobei der neu gespeicherte Wert von x(t) berücksichtigt wird, um die Komponente W_x dieses neuen Wertes von jr(z) zu erhalten. Dieser Wert W_x wird dann von dem neu gespeicherten Wert x(t) abgezogen (Schritt/), um einen neuen Wert für das Signal S_x zu erhalten. Bei allen diesen Rechenoperationen wird das gleiche Impulsverhalten/(t, Z₀) des Filters verwendet, bis nach Tp see eine neue Autokorrelationsfunktion R_xx(t, Z₀) und ein neues Impulsverhalten/(τ, Z₀) berechnet worden sind.The pulse behavior / (t, Z ₀ ) of the filter is combined with the stored deviation signal jf (/) with the aid of the arithmetic unit 34 (step e) in order to calculate the element 1-Kr (Zo), which is the selected one is the high-frequency part of the wave component contained in the deviation signal Jr (Z _0). The size W _x (t ₀ ) is then subtracted from the size Jf (Z ₀ ) (step /). This is done with the aid of a subtraction unit 35, the value of the signal Sz (Z ₀ ) being obtained in the direction of the Y-axis, this signal being based on the wind component, the water flow component and the wave component of the deviation signal Jr (Z ₀ ), as long as the frequency of these components is below the frequency f _c . Each time a new value of jr (z) has been stored, step e is repeated, taking into account the newly stored value of x (t) , in order to obtain the component W _{x of} this new value of jr (z) . This value W _x is then subtracted (step /) from the newly stored value x (t) in order to obtain a new value for the signal S _x . The same impulse behavior / (t, Z ₀ ) of the filter is used in all these arithmetic operations until a new autocorrelation function R _xx (t, Z ₀ ) and a new impulse behavior / (τ, Z ₀ ) have been calculated after Tp see.

Auf ähnliche Weise, wie vorstehend beschrieben, werden die Werte von S_v und 5φ im Zeitpunkt Z₀ berechnet, und diese Werte werden gemäß Fig. 4 und 5 vektoriell addiert (Schritt g), und zwar mit Hilfe einer Vektoraddiereinheit 36, so daß man die Vektoren VaUo) und Kb(Z₀) erhält. Nach jeder Speicherung neuer Werte von y(t) und <p(t) werden neue Werte von S_v und 5ε berechnet und vektoriell mit dem Signal S_x vereinigt, um die Signale V_n and Vb zu erzeugen.In a similar manner as described above, the values _v of S and calculates 5φ in time Z _0, and these values are shown in FIG. 4 and 5 vectorially added (step g), with the aid of a Vektoraddiereinheit 36, so that the vectors VaUo) and Kb (Z ₀ ) is obtained. After each storage of new values of y (t) and <p (t) , new values of S _v and 5ε are calculated and vectorially combined with the signal S _x in order to generate the signals V _n and Vb.

Die dynamische Positioniereinrichtung umfaßt ferner Regler 37 und 38 zum Verarbeiten der Signale V_A und Vb- Diese Regler arbeiten proportional oder gegebenenfalls differenzierend und/oder integrierend Nach ihrer Verarbeitung werden die Signale den Antriebsvorrichtungen 6 und 7 zugeführt, um Größe unc Richtung der durch die erzeugten Schubkräfte zi regeln. Da solche Regeleinrichtungen bekannt sind dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen.The dynamic positioning device also includes controllers 37 and 38 for processing the signals V _A and Vb- These controllers work proportionally or optionally differentiating and / or integrating Regulate thrust. Since such control devices are known, a more detailed explanation is not necessary.

Im folgenden werden die mit Hilfe der Rechenein heiten nach Fig. 9 durchgeführten Berechnungei analysiertThe following are the calculations carried out with the aid of the arithmetic units according to FIG analyzed

Die Zeitfunktion x(t) repräsentiert die Abweichunj des Fahrzeugs von der Richtung der .Y-Achse. Diesi Funktion setzt sich aus den beiden Komponente] Wa{t) und Sx{t) zusammen. Das Glied Wx(t) repräsen tiert den hochfrequenten Teil des Signals x(t) und be steht aus demjenigen Teil der Wellenkomponente, de Frequenzen über der Frequenz .£ aufweist Das Gliei Wait) umfaßt ferner Wind- und Wasserströmung! komponenten mit Frequenzen über f_c, wenn solch Komponenten vorhanden sind. The time function x (t) represents the deviation of the vehicle from the direction of the Y-axis. This function is made up of the two components] Wa {t) and Sx {t) . The term Wx (t) represents the high-frequency part of the signal x (t) and consists of that part of the wave component that has frequencies above the frequency . £ The term wait also includes wind and water currents! components with frequencies above f _c , if such components are present.

Der hochfrequente Teil W₃^t) des Abweichung! signals xi.t) Im Zeitpunkt Z₀ könnte beseitigt werdet wenn ein Minimumphasen-Tiefpaßfflter verfügba wäre, das geeignet ist, eine Impulsverhalten F(t, j«) ζ erzeugen, daß der Größe E der folgenden Gleichun entspricht:The high-frequency part W ₃ ^ t) of the deviation! signals xi.t) At time Z _{0 this} could be eliminated if a minimum phase low-pass filter were available which is suitable for generating an impulse behavior F (t, j «) ζ that corresponds to the quantity E of the following equation:

E » E »

X(O-X (O-

ίοίο

und E einen minimalen Wert annimmt. Dies würde dann der Fall sein, wennand E takes a minimum value. This would be the case when

F(T, to) ■ R_xx(t, to) = F (T, to) ■ R _xx (t, to) =

r, to)r, to)

(2)(2)

wobei O < τ < 7>; hierbei repräsentiert Tp die Länge des Filters F(t, t₀). Da jedoch RsxSx(t, t₀) unbekannt ist, läßt sich F(t, t₀) auf diese Weise nicht ermitteln. where O < τ <7>; here Tp represents the length of the filter F (t, t ₀ ). However, since RsxSx (t, t ₀ ) is unknown, F (t, t ₀ ) cannot be determined in this way.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man das Impulsverhalten /(τ, t₀) eines Hochpaßfilters berechnet, dessen Beziehung zu F(t, t₀) durch die folgende Gleichung bestimmt ist:This object is achieved by calculating the impulse behavior / (τ, t ₀ ) of a high-pass filter whose relationship to F (t, t ₀ ) is determined by the following equation:

F(T, to) = δ(ί) — /(τ, t„) (3)F (T, to) = δ (ί) - / (τ, t ") (3)

»5 Hierin ist d(t) der Einheitsimpuls (Dirac-Impuls). Da Rxx(O, to) einen bestimmten positiven Wert von z. B. 1 % zu addieren.»5 Here d (t) is the unit impulse (Dirac impulse). Since Rxx (O, to) has a certain positive value of e.g. B. add 1%.

Abschließend kann man feststellen, daß aus Gleichung (6) folgt, daß das berechnete Hochpaßfilter /(τ, I₀) aus dem Abweichungssignal x(t) = S_x(t) + + W_x(Jt) ein Signal W_x(t) =/(/, t₀) · x(t) ermittelt, das nahezu gleich dem hochfrequenten Teil IV_xU) der in dem Abweichungssignal x(t) enthaltenen Wellenkomponente ist.Finally, it can be stated that from equation (6) it follows that the calculated high-pass filter / (τ, I ₀ ) generates a signal W _x (t ) from the deviation signal x (t) = S _x (t) + + W _x (Jt) ) = / (/, t ₀ ) * x (t) is determined, which is almost equal to the high-frequency part IV _x U) of the wave component contained in the deviation signal x (t).

Diese Berechnung kann durchgeführt werden, daThis calculation can be done because

1. das Kriterium der kleinsten Quadrate nur Korrelationsfunktionen erfordert, da1. the least squares criterion only correlation functions requires there

2. S₁(O und W_x(t) in verschiedenen Frequenzbändern liegen, und da sich2. S ₁ (O and W _x (t) lie in different frequency bands, and there are

W_x(t) = *(/) — S_xU) W _x (t) = * (/) - S _x U)

(4)(4)

3. das Energiespektrum von W_x{t) während der Periode T_p nicht ändert, so daß RwxWx(t, t₀) vor dem kann man die Gleichung (1) durch folgende Gleichung ₃₀ Zeitpunkt t₀ berechnet werden kann.3. The energy spectrum of W _x (t) does not change during the period T _p , so that RwxWx (t, t ₀ ) can be calculated before the equation (1) can be calculated _{by the following equation 30} at time t _0.

Die vorstehend behandelten Größen T_x, Δ/, T_v, Tr, The quantities T _x , Δ /, T _v , Tr,

ersetzen:substitute:

-W_x{t)f dt-W _x {t) f dt

(5) Tw, Tg und Tf können in der Praxis die nachstehend (5) Tw, Tg and Tf can in practice be as follows

genannten Werte sein.
T_x ist das Zeitfenster,mentioned values.
T _x is the time window

während dessen daswhile that

Aus Gleichung (5) ist ersichtlich, daß man die Aufgabe, die Größe E möglichst klein zu machen, auch ^aJ weichungssignal x(t) abgefragt wird, und das
als die Aufgabe auffassen kann, ein Hochpaßfilter zu Länge von 200 bis 2000 see hat;
finden, das ein Impulsverhalten f(t, t₀) hat, daß den AFrom equation (5) it can be seen that the task of making the variable E as small as possible is also ^{queried aJ} deviation signal x (t) , and that
as the task can be understood, a high-pass filter has a length of 200 to 2000 see;
find that has an impulse behavior f (t, t ₀ ) that the A

Unterschied zwischen dem Verhalten dieses Filters zu jc(O und dem Signal IV_x ¹J) im Sinne der kleinsten Quadrate möglichst klein hält.Keeps the difference between the behavior of this filter to jc (O and the signal IV _x ¹ J) as small as possible in the sense of the least squares.

E nimmt einen Kleinstwert an, wenn Abeine E takes on a minimum value if Abeine

/(τ, ίο)/ (τ, ίο)

t_o) = Rw_xWx(T, to)t _o ) = Rw _x Wx (T, to)

(6)(6)

Tf, wobei Tf die Länge des Filters/(τ, ί₀) _3S Tf, where Tf is the length of the filter / (τ, ί ₀ ) _3S

bei O < τ <
ist.if O <τ <
is.

Da sich das Energiespektrum der Wellenkomponente Wx(t) in dem Abweichungssignal während relativ langer Zeitspannen nicht ändert (was nicht für das Signal Sx(t) gilt, welches man zum Berechnen des erwähnten Filters F(t, t)₀ benötigen würde), kann man die Autokorrelationsfunktion RwxwJj), wie sie durch die Gleichung (6) gefordert wird, in einem dem Zeitpunkt I₀ vorausgehenden Zeitpunkt ermitteln, indem man das Signal gemäß der Funktion R_xx(t) durch ein Hochptßfilter #(τ) mit dem Phasenspektrum Null für alle Frequenzen leitet. DaSince the energy spectrum of the wave component Wx (t) in the deviation signal does not change for relatively long periods of time (which does not apply to the signal Sx (t) , which would be required for calculating the mentioned filter F (t, t) _{0), can} the autocorrelation function RwxwJj), as required by equation (6), can be determined at a point in time preceding the point in time I ₀ by passing the signal according to the function R _xx (t) through a high-frequency filter # (τ) with a phase spectrum of zero conducts for all frequencies. There

Rxx(t) = Rxx (t) =

RwxSx(t)RwxSx (t)

(7)(7)

ist, und da RsxWx(t) und Rwxsxir) gleich Null sind, weil S_x(J) und W_x(I) in verschiedenen Frequenzbändern liegen, wobei diese Glieder durch die Grenzfrequenz^ mit Impülsverhalten g(τ) des Filters getrennt sind, und Δί bezeichnet die Abfragedauer für das Abweichungssignal x(0, die 0,1 bis 1 see beträgt.is, and since RsxWx (t) and Rwxsxir) are equal to zero, because S _x (J) and W _x (I) lie in different frequency bands, whereby these terms are separated by the cutoff frequency ^ with impulse behavior g (τ) of the filter, and Δί denotes the query duration for the deviation signal x (0, which is 0.1 to 1 sec.

Der Schritt b zum Berechnen der Autokorrelationsfunktion R_xx(t, to) wird während jeder Periode T_v = 1 bis 1000 see einmal durchgeführt. Die gleiche Periodenlänge gilt für die Schritte c und d. Step b for calculating the autocorrelation function R _xx (t, to) is carried out once during each period T _v = 1 to 1000 see. The same period length applies to steps c and d.

Die Schritte e und/zum Berechnen des Wertes des Steuersignals S_x(t₀) werden in Abständen von Δί = 0,1 bis 1 see durchgeführt.Steps e and / for calculating the value of the control signal S _x (t ₀ ) are carried out at intervals of Δί = 0.1 to 1 second.

Die Länge Tr der Autokorrelationsfunktion R_xx(t, to) beträgt 200 bis 1000 see.The length Tr of the autocorrelation function R _xx (t, to) is 200 to 1000 seconds.

Die Länge T_w der Autokorrelationsfunktion Rw_xWi(T, to) liegt zwischen 100 und 500 see. *° Die Länge T₉ des 1 mpulses g\T) beträgt 50 bis 250 see.The length T _{w of} the autocorrelation function Rw _x Wi (T, to) is between 100 and 500 seconds. * ° The length T _{9 of} the 1 pulse g \ T) is 50 to 250 seconds.

Die Länge Tr ist gleich Tw + 2 T₉. The length Tr is equal to Tw + 2 T ₉ .

Die Länge 7> des Hochpaßfiltersignals /(τ, t₀) beträgt zwischen 50 und 250 see.The length 7> of the high-pass filter signal / (τ, t ₀ ) is between 50 and 250 seconds.

Es sei bemerkt, daß die Rechenvorgänge, die durch-⁴S geführt werden müssen, um die Werte der Signale Sy und Sy zu ermitteln, den vorstehend bezüglich des Signals S_x beschriebenen Rechenvorgängen ähneln, und daß die Werte für die Zeitspannen innerhalb welcher sich diese Rechenvorgänge abspielen, sowie die Länge der Autokorrelationsfunktionen, des Zeitfensters und der Filter vorzugsweise gleich den in Verbindung mit dem Signal Si genannten Werten sind.It should be noted that the arithmetic operations, the throughput ⁴ S must be made to determine the values of the signals Sy and Sy, the the signal S similar computations _x described above with respect, and that the values for the time periods within which this Play arithmetic operations, and the length of the autocorrelation functions, the time window and the filter are preferably equal to the values mentioned in connection with the signal Si.

Ferner sei bemerkt, daß es zwar möglich ist, dieIt should also be noted that although it is possible that the

, g, g

Rechenvorgänge zum Ermitteln der Werte von S_x, jArithmetic operations to find the values of S _x , j

da die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters g(r) so ge- 55 _und Sy sowie die vektorielle Addition dieser Werte mit wählt ist, daß sie zwischen dem Frequenzband von Hilfe getrennter Recheneinheiten durchzuführen, doch Xsxsx(i) und dem Frequenzband von RwxWx{t) liegt, daß es zweckmäßig ist, zur Durchführung dieser Reführt die Vereinigung von fei(i) mit g(τ) zu der chenvorgänge einen einzigen Rechner einzusetzen. Iw Autokorrelationsfunktion RwxwJf). letzteren Fall kann man nach dem Multiplex-Ver-since the cutoff frequency of the high-pass filter g (r) _un so-55 d Sy and the vectorial addition of these values is selected with that they carry out between the frequency band of means of separate processing units, but Xsxsx (i) and the frequency band of RwxWx {t) lies in the fact that it is expedient to use a single computer to carry out this reference, the union of fei (i) with g (τ) to form the process. Iw autocorrelation function RwxwJf). the latter case can be achieved by multiplexing

Wegen der stationären Natur von Äwxwi(t, f_o) steht ** fahren arbeitende Vorrichtungen benutzen, um den diese Funktion im Zeitpunkt t = U zur Verfugung, Rechner die Informationen über die gemessenen Ab-Because of the stationary nature of Äwxwi (t, f _o ), ** drive use working devices to which this function is available at time t = U , computers can provide information about the measured

und sie kann benutzt werden, um/(τ, I₀) zu berechnen. Die Funktion RwxWx(t, t₀) wird während der Periode T_p konstant gehalten, und sie wird verwendet, um die Filterfunktion/iT, J₀) durch Trennen der Funktion Rxx(t, I₀) von der Funktion Rwxwx(t, t₀) zu erhalten (vgl. Gleichung 6). Aus Gründen der Stabilität ist es zweckmäßig, während des Trennungsprozesses zu weichungssignale x(r), y(t) und tp{t) zuzuführen. Dif hohe Geschwindigkeit, mit der die verschiedenen Berechnungen durchgeführt werden können, ermöglich! ⁵ es dann, die Abweichungssignale innerhalb äuBersi kurzer Zeitspannen zu verarbeiten, so daß die gefiltef· ten Signale S_x, S_y und Sy ebenso wie die Vektorsignali Vα und V₃ nahezu augenblicklich zur Verfügunfand it can be used to compute / (τ, I ₀ ). The function RwxWx (t, t ₀ ) is held constant during the period T _p , and it is used to calculate the filter function / iT, J ₀ ) by separating the function Rxx (t, I ₀ ) from the function Rwxwx (t, t ₀ ) (cf. equation 6). For reasons of stability, it is advisable to supply softening signals x (r), y (t) and tp {t) during the separation process. Dif high speed with which the various calculations can be performed! ^5, it then to process the differential signals within äuBersi short periods of time, so that the gefiltef · ten signals S _x, S _y and Sy as well as the Va and V ₃ Vektorsignali almost instantaneously to Verfügunf

stehen, sobald die Abweichung des Fahrzeugs von der gewünschten Position mit Hilfe der Meßvorrichtungen gemessen worden ist.stand as soon as the deviation of the vehicle from the desired position with the help of the measuring devices has been measured.

Zum Messen der Abweichungen längs zweier Koordinaten, die im rechten Winkel oder unter einem anderen Winkel zueinander verlaufen können, kann man gemäß Fig. 1 einen gespannten Draht 5 benutzen, der sich zwischen einem festen Punkt am Meeresboden und dem Fahrzeug erstreckt, und dem Vorrichtungen zum Messen der Winkel zwischen dem Draht und zwei Ebenen zugeordnet sind. Ferner stehen zahlreiche andere Konstruktionen von Positionsmeßvorrichtungen zur Verfügung, z. B. solche, die mit akustischen oder elektrischen Wellen arbeiten, welche von einem festen Punkt aus ausgesendet werden und mit Hilfe von auf dem Fahrzeug angeordneten Empfängern nachgewiesen werden können, um die Position des Fahrzeugs gegenüber dem festen Punkt anzuzeigen. Da diese und weitere Konstruktionen von Positionsmeßvorrichtungen bekannt sind, dürfte sich eine nähere so Erläuterung erübrigen.For measuring the deviations along two coordinates that are at right angles or at a can run at other angles to each other, one can use a tensioned wire 5 according to FIG. 1, extending between a fixed point on the seabed and the vehicle, and the device to measure the angle between the wire and two planes are assigned. There are also numerous other constructions of position measuring devices are available, e.g. B. those with acoustic or electric waves work, which are emitted from a fixed point and with the help of can be detected by receivers arranged on the vehicle in order to determine the position of the vehicle opposite the fixed point. Since these and other constructions of position measuring devices are known, a more detailed explanation should be superfluous.

Die Winkelabweichung des Fahrzeugs von einer bestimmten Achse kann mit Hilfe einer beliebigen Vorrichtung, 2. B. eines auf dem Fahrzeug angeordneten Kompasses, gemessen werden. Es sei bemerkt, daß eine Beeinflussung dieser Koordinate in allen Fällen erforderlich ist, und daß sich die Anwendung des dynamischen Positionierverfahrens nach der Erfindung auch auf die Überwachung der Abweichungen längs zweier Koordinaten beschränken läßt.The angular deviation of the vehicle from a certain axis can be determined with the help of any device, 2. B. a compass arranged on the vehicle. It should be noted that influencing this coordinate is necessary in all cases, and that the application of the dynamic positioning method according to the invention also on the monitoring of the deviations longitudinally can constrain two coordinates.

Die gesonderte Vektoradditionseinheit zum Berechnen der Vektorsignale V_A und V_B, die den Antriebsverrichtungen 6 und 7 zugeführt werden sollen, kann fortgelassen werden, wenn man als Antriebsvorrichtungen solche der Bauart Voith-Schneider vorsieht, denn in diesem Fall können die Signale S_x, S_y und S<p direkt den Steuermitteln der Antriebsvorrichtungen zugeführt werdenThe separate vector addition unit for calculating the vector signals V _A and V _B , which are to be fed to the drive devices 6 and 7, can be omitted if the drive devices used are those of the Voith-Schneider type, because in this case the signals S _x , S _y and S <p are fed directly to the control means of the drive devices

Die Einrichtung zum Verringern der Abweichung des Fahrzeugs nach Fig. 1 von der gewünschten Position umfaßt zwei Antriebsvorrichtungen. Die Erfindung läßt sich jedoch auch anwenden, um Fahrzeuge dynamisch zu positionieren, die mit beliebigen anderen Einrichtungen zum Verringern der Abweichungen ausgerüstet sind. Beispielsweise kann man drei oder mehr Antriebsvorrichtungen von beliebiger Konstruktion und/oder ein oder mehrere Ruder vorsehen, und alle diese Vorrichtungen oder mindestens einige Vorrichtungen werden durch Steuersignale gesteuert, die aus den Abweichungssignalen abgeleitet werden.The means for reducing the deviation of the vehicle according to FIG. 1 from the desired position comprises two drive devices. However, the invention can also be applied to vehicles position dynamically equipped with any other means to reduce the deviations are. For example, three or more drive devices of any construction can be used and / or provide one or more oars, and all of these devices or at least some devices are controlled by control signals derived from the deviation signals.

Alternativ können die proportional und gegebenenfalls differenzierend und/oder integrierend arbeitenden Steuervorrichtungen dazu dienen, an Stelle der Vektoren V_A und Vb die Signale x, y und φ oder die Signale S_x, S_y und S<p zu verarbeiten. Wenn an Stelle der in Fig. 8 gezeigten Recheneinheiten nur ein einziger Rechner vorgesehen ist, können diese Steuervorrichtungen ebenso wie die Vektoradditionseinheit als Bestandteile des Rechners ausgebildet werden.Alternatively, the proportional and optionally differentiating and / or integrating control devices can serve to process the signals x, y and φ or the signals S _x , S _y and S <p instead of the vectors V _A and Vb . If only a single computer is provided instead of the computing units shown in FIG. 8, these control devices, like the vector addition unit, can be designed as components of the computer.

Alternativ kann man die an Hand von Fig. 9 bezüglich der Abweichungssignale *(/), y(t) und <p(r) beschriebenen Verarbeitungsschritte durchführen, um die Vektoren V_A{t) und Vs(t) zu verarbeiten, die einer Vektoradditionseinheit entnommen werden, welcher die Signale x(t), y(t) und <p(f) zugeführt werden.Alternatively, the processing steps described with reference to FIG. 9 with respect to the deviation signals * (/), y (t) and <p (r) can be carried out in order to process the vectors V _A {t) and Vs (t) Vector addition unit can be taken to which the signals x (t), y (t) and <p (f) are fed.

Das Verfahren zum selektiven Dämpfen der Wellen braucht nicht bei allen Komponenten der Signale angewendet zu werden, welche die Abweichung eine« Fahrzeugs von der gewünschten Position anzeigen Gegebenenfalls führt das erfindungsgemäße Verfahrer nur zum Verringern der Abweichungen χ und y ange wendet.The method for selectively attenuating the waves need not all components of the signals used to be that the deviation has a "vehicle from the desired position show Optionally leads Verfahrer the invention only χ for reducing the deviations and y be applied.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

^; - Patent claims:

L Method for dynamic positioning of a floating vehicle with measuring device for generating a deviation signal corresponding to the deviation of the _λ vehicle from a desired position in relation to at least one coordinate as a function of time, which is filtered in such a way that at least a selected part of the of the waves originating components of this deviation signal is eliminated, a control signal being derived from this filtered deviation signal, by means of which the measured coordinate deviation is reduced accordingly, characterized in that the autocorrelation function of that signal is periodically determined which corresponds to the part of the deviation signal which is in the frequency band of the selected part containing the grain ao components originating from the waves, and from this autocorrelation function a minimum phase filter pulse behavior is periodically formed, with which the deviation signal is filtered . as

2. The method according to claim 1, characterized in that the autocorrelation function by Combining the autocorrelation function of the deviation signal with the impulse behavior of a Filter is determined that an amplitude spectrum 3 <> with relatively high values for the frequency band of the selected wave component part and relative low values for frequencies outside this band and a phase spectrum for all frequencies Has zero.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the minimum phase filter pulse behavior by separating the autocorrelation function of the deviation signal from the Autocorrelation function of the one lying in the frequency band of the selected wave component part Signal component is formed.

4. The method according to claim 2, characterized in that the length of the autocorrelation function of the deviation signal is 200 to 1000 seconds.

5. The method according to claim 4, characterized in that the length of the time window in which the autocorrelation of the deviation signal is carried out is 200 to 2000 seconds. 5 < >

6. The method according to claim 2, characterized in that the length of the zero-phase filter pulse behavior 50 to 250 seconds.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the autocorrelation of the signal which represents that part of the deviation signal that is in the deviation signal included wave component, is determined periodically at intervals of 1 to 1000 seconds.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the length of the minimum phase filter pulse behavior 50 to 250 seconds.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, ⁶ S, characterized in that the minimum phase filter pulse behavior is formed periodically at intervals of 1 to 1000 seconds.

10, method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the deviation signal is polled periodically at intervals of 0.1 to 1 second.