NO322007B1 - Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem - Google Patents

Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem Download PDF

Info

Publication number
NO322007B1
NO322007B1 NO20045039A NO20045039A NO322007B1 NO 322007 B1 NO322007 B1 NO 322007B1 NO 20045039 A NO20045039 A NO 20045039A NO 20045039 A NO20045039 A NO 20045039A NO 322007 B1 NO322007 B1 NO 322007B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
measurement signals
signal
signals
real
modified
Prior art date
Application number
NO20045039A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20045039D0 (no
Inventor
Tor Arne Johansen
Asgeir Johan Sorensen
Roger Skjetne
Original Assignee
Marine Cybernetics As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marine Cybernetics As filed Critical Marine Cybernetics As
Priority to NO20045039A priority Critical patent/NO322007B1/no
Publication of NO20045039D0 publication Critical patent/NO20045039D0/no
Priority to US11/097,382 priority patent/US7818103B2/en
Priority to CN200580037752A priority patent/CN100580596C/zh
Priority to BRPI0517804-5A priority patent/BRPI0517804A/pt
Priority to EP05742861A priority patent/EP1812835A1/en
Priority to PCT/NO2005/000138 priority patent/WO2006054898A1/en
Priority to AU2005307189A priority patent/AU2005307189B2/en
Priority to KR1020077010661A priority patent/KR101117008B1/ko
Priority to JP2007542953A priority patent/JP5064231B2/ja
Priority to CA2582084A priority patent/CA2582084C/en
Publication of NO322007B1 publication Critical patent/NO322007B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

En fremgangsmåte for testing av et marint fartøys (0) reguleringssystem (2), hvor systemet mottar reelle målesignal (7) fra sensorer (8) og forsyner pådrag (13) til aktuatorer (16, 17, 18), karakterisert ved - tilkobling av en signalmodifiserende datamaskin (80) og mottak av ett eller flere av de reelle målesignalene (7), - hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) modifiserer de reelle målesignalene (7) til å bli modifiserte målesignaler (70) som avhenger av de reelle verdiene av de reelle målesignalene (7); - hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) sender de modifiserte målesignalene (70) til reguleringssystemet (2), hvor den ene eller flere modifiserte målesignal- (70) innmatingene erstatter enkelte eller flere av de reelle målesignal- (8) innmatingene; - hvor reguleringssystemet (2) som handler på grunnlag av de nevnte ett eller flere modifiserte målesignalene (70) og gjenværende upåvirkete reelle målesignalene (7), for testing av hvorvidt reguleringssystemet (2) handler på en ønsket måte på en feil representert av de modifiserte målesignalene, tenkt å forekomme i en eller flere sensorer (8).

Description

"Testmetode og system for dynamisk-posisjoneringssystemer"
Introduksjon
Dynamisk-posisjoneringssystemer (DP-systemer) for fartøyer brukes til såkalt posisjonsopprettholdelse hvor fartøyet automatisk skal opprettholde en fast posisjon eller en forutbestemt bane til sjøs uten bruk av ankere eller i kombinasjon med ankere. Det er viktig å ha et testsystem og en testmetode for å muliggjøre ekstensiv testing av et dynamisk posisjoneringssystem for å verifisere at det dynamiske posisjoneringssystemet er i stand til å oppnå trygg og nøyaktig posisjonering av fartøyet. Nødvendigheten av ekstensiv testing er grunnet det faktum at vellykket operasjon av det dynamiske posisjoneringssystemet er kritisk for sikkerheten til fartøyet, andre fartøy og konstruksjoner samt miljøet og gjennomførelsen av oppdraget når det er underlagt dynamisk posisjoneringsstyring. Et dynamisk posisjoneringssystem er et komplisert teknisk system omfattende et datamaskinsystem, et datamaskinnettverk, mange sensorer, thrustere og aktuatorer, maskineri, et kraftsystem og et marint automasjonssystem. Det er viktig at testingen dekker effekter relatert til samspillet mellom hovedkomponentene til det dynamiske posisjoneringssystemet omfattende datamaskinstyringssystemene, datamaskinnettverket, kraftsystemet, maskineri, kraftbussene, thrusterene, posisjonsreferansesensorene, og aktuatorene. Bakgrunnsteknikken tillater ikke den nødvendige ekstensive testingen av disse effektene og dette er motivasjonen for den foreliggende oppfinnelsen som er et nytt system og fremgangsmåte for testing av dynamisk posisjonering.
Bakgrunnsteknikk
Bakgrunnsteknikken omfatter den internasjonale patentsøknaden W09214216 som er diskutert nedenfor. Videre beskriver flere US-patenter fremgangsmåter og innretninger for posisjonering av fartøyer. US 4 301 760 fra 1981 beskriver en fremgangsmåte for posisjonering av et boreskip over en brønn på stort havdyp. US 5 023 791 er relatert til en automatisk testapparatur for testing av flystyringssystemet til et luftfartøy. US 5 523 951 fra 1996 beskriver et system for automatisk fartøystyring langs en ønsket bakkebane. US 5 260 874 beskriver et luftfartøytestingssystem som genererer stimuli som emulerer stimuliene mottatt av et luftfartøy når dette er i flukt, det vil si at luftfartøyet må være satt på bakken. US 5 541 863 beskriver et virtuelt integrert programvaretestmiljø for avionikk. US 6 298 318 vedrører en sanntid treghetsbevegelse-signalemulering. US 6 450 112 krever en metode for automatisk posisjonering av et fartøy inklusive en kommandokilde for innmating av ønsket fartøyposisjon eller fartøyhastighet til styringsalgoritmen for bestemmelse av påkrevet kraft eller moment.
WO 2003/093913 "Wireless operated signal tester" omhandler et system og fremgangsmåte for trådløs signaltesting når det utføres vedlikehold på styringsenheter, samt alarm og overvåkningssystem for ulike prosesser. Søknaden beskriver et system som tillater testing av signalgangen i et system. Søknaden beskriver videre komponenter som kan generere signaler på bakgrunn av signaler som er lagret i et bibliotek.
EP A2 1168121 "Data acquisition for remote monitoring system and method for remote monitoring" beskriver fremgangsmåte for datainnsamling ved fjernstyrt overvåkningssystem og metode for fjernovervåkning, inklusive anordning for å modifisere målesignaler samt innretning for fremvisning og analyse av disse på en skjerm. Søknaden beskriver et system til bruk i overvåkning av prosesser tilknyttet roterende maskineri, i særdeleshet gassturbiner. Søknaden beskriver videre et system der de genererte signalene er kopier av de reelle signalene til den overvåkete prosessen for analyse av samme. Søknaden beskriver at signalene analyseres og fremvises.
Komponenter i et Dynamisk Posisjonerings System
Et dynamisk posisjoneringssystem (DP-system) kan omfatte:
1. En dynamisk posisjonering datamaskinsystem omfattende DP datamaskiner, datainnmatings/utmatingssystem og DP programvare; 2. Et datanettverk; 3. Et kraftsystem omfattende maskineri, kraftgenerator, et kraftreguleringssystem (PMS), kraftbussene og koblingstavlene, ikke avbrytbare kraftforsyninger (UPS) og lav- og høyspenningsdistribusjon, omfattende omliggende utstyr slik som marin automasjon, brenselspumper, kjøling- og sirkulasjonspumper etc; 4. Fremdrift i form av thrustere og ror, inklusive lokale thrusterreguleringssystemer og omliggende systemer for hydraulikk, kjøling marin automatikk etc; 5. Et målesystem i form av posisjonsreferansesystemer og sensorer; 6. En operatørstasjon hvor informasjon blir presentert til en operator på skjermer og hvor det finnes innmatingskommando (10)-innretningene hvor operatørene kan mate inn kommandoer til DP systemet.
Hardware in the Loop simulering.
DP-reguleringssystemer testes, ifølge bakgrunnsteknikken, med hardware-in-the-loop simulering hvor DP reguleringssystemet er tilkoblet til en simulator istedenfor fartøyet. Simulatoren mater inn thruster- og rorkommandoene fra DP datamaskinsystemet, og beregner fartøybevegelsen som ville vært resultatet med slike thruster- og rorkommandoer. Simulatoren returnerer signalene som ville ha fremkommet fra målesystemet for bevegelse beregnet av simulatoren. Sett fra DP reguleringssystemet virker det som om den er tilkoblet utstyr installert på fartøy, mens det i virkeligheten er tilkoblet simulatoren. DP datamaskinsystemet kan testes for et bredt spekter av operasjonelle innstillinger og miljøtilstander, feilsituasjoner og operatørkommandoer i denne testkonfigurasjonen. Dette er en svært kraftig testmetode som er av stor viktighet.
Hovedbegrensningen til hardware-in-the-loop simulering er at kun en isolert del av DP systemet blir testet, nemlig DP datamaskinsystemet. Det er også nødvendig å teste DP datamaskinsystemet som en del av et integrert DP system for testing av datamaskinkontrollsystemene i thrustersystemet, kraftreguleringssystemet, det marine automasjonssystemet etc. En ytterligere mangel ved testing ved bruk av hardware-in-the-loop. simulering erat testkvaliteten avhenger av nøyaktigheten til den matematiske modellen som brukes i simulatoren, det vil si i hvilken grad modellen ligner et reelt fartøy med alle dets samvirkende komponenter. For fartøydynamikk, hydrodynamikk, målesystemer, thrustere og ror, kan nøyaktigheten være svært god og pålitelige resultater kan oppnåes i de fleste testtilfeller. Imidlertid er kraftsystemet svært komplisert i form av antall innmatings/utmatingssignaler og i tillegg svært høyfrekvente dynamikk og det kan ikke forventes at en matematisk modell av tilstrekkelig nøyaktighet vil være praktisk for bruk i en hardware-in-the-loop simulator ved innleveringstidspunktet for den foreliggende søknaden. På bakgrunn av det ovenstående er det behov for et ytterligere testverktøy for DP-systemer.
FMEA Testing
Det er en etablert praksis at DP-systemer testes i forhold til en "Failure Mode and Effect Analysis" (FMEA). I FMEA testing identifiseres et antall kritiske feilmodi i DP systemet, og det testes på hvilken måte disse feilmodi håndteres av DP systemet. Testingen utføres ved å koble ut og stenge av utstyr, og frakobling og gjentilkobling av kabler og tilkoblere i DP systemet mens DP systemet opererer normalt. Videre kan elektroniske kretskort fjernes og gjeninnsettes. Blackouttester utføres der deler av kraftsystemet er nedstengt.
Formatet til FMEA testingen som beskrevet ovenfor kan sies å være rå kraft, hvor feil simuleres på en brutal måte. Den introduserer problemer forbundet med risiko for skader på kabler, tilkoblere og elektroniske kretskort og problemer som kan oppstå når et system startes opp igjen etter en blackouttest. Videre er slike tester tidkrevende. Det er også et problem at enkelte testtilfeller som er ønskede ikke kan utføres ettersom dette kan medføre urimelige kostnader, urimelig lang tid å utføre, eller risiko for skader på personell og utstyr.
Forhold til tidligere patentsøknader fra Marine Cybernetics AS
Patentsøknadene NO20026284, NO20035861 og PCT-NO 2003-000445 fra Marine Cybernetics AS og Det Norske Veritas henvendte seg mot en metode og et system for fjerntesting av marine reguleringssystemer.
Den foreliggende oppfinnelsen er ikke basert på hardware-in-the-loop simulering. Isteden utføres testing med hvor DP-systemet utfører sin vanlige operasjon ved å modifisere målesignalene eller statussignalene fra andre datamaskinsystemer slik som marine automasjonssystemer, kraftreguleringssystemer eller thrusterstyringssystemer. Modifiseringen av signalene kan utføres lokalt i thrustersystemet, kraftsystemet, sensorsystemet etc, i de marine automasjonssystemene eller ved DP datamaskingrensesnittet. På denne måten kan effekten av sensorfeil på hele DP systemet testes. Slike sensorfeil kan omfatte tap av signal, konstant feil, konstant eller varierende signaloffset, uriktig kalibrering av en eller flere sensorer, fortegnsfeil, eller tilsvarende.
Relasjon til patentsøknad W09214216 av Edge Electronics
Patentsøknad W09214216 av Edge Electronics beskriver et system med de følgende elementer i sone hovedkrav relevante for den forliggende oppfinnelsen:
Kravl:
Et interaktivt diagnostisk system for et kjøretøy av typen som har
(1) et nettverk av sensorer og aktuatorer for uavhengig avføling og aktuering av et antall forskjellige funksjoner i kjøretøyet, (ii) en om bord datamaskin for overvåkning av de nevnte sensorene og styring av operasjonen av de nevnte aktuatorene, og (iii) midler for elektrisk tilkobling av om bord datamaskinen med sensorene og aktuatorene, hvor tilkoblingsmidlene omfatter en kjøretøyside tilkobler som har en serie av kjøretøyside tilkoblingsterminaler henholdsvis tilkoblet til sensorene og aktuatorene, og en datamaskinsidetilkobler som er utkoblbart tilknyttet til kjøretøysidetilkobleren og har korresponderende
komplementære datamaskinsidetilkoblingsterminaler tilkoblet til egnede kretser i datamaskinen, hvor det diagnostiske systemet omfatter: (a) første midler for selektivt og midlertidig frakobling en eller flere av kjøretøysideterminalene fra korresponderende datamaskinsideterminalene, hvorved å selektivt og midlertidig frakoble en eller flere spesifikke sensorer og / eller aktuatorer fra datamaskinen; (b) andre midler midlertidig tilkoblingsbar til de en eller flere spesifikke kjøretøysideterminalene når de sistnevnte er frakoblet fra sine korresponderende datamaskinsideterminaler for styring av operasjonen av de en eller flere spesifikke aktuatorene uavhengig av om bord datamaskinen; og (c) tredje midler midlertidig tilkoblingsbar til de en eller flere datamaskinsideterminaler når de sistnevnte er frakoblet fra sine korresponderende kjøretøysideterminaler for simulering av operasjonen til de en eller flere spesifikke sensorer uavhengig av den reelle operasjonen til disse sistnevnte sensorer.
Krav 23:
En fremgangsmåte for diagnose av et kjøretøy av typen som har (i) et nettverk av sensorer og aktuatorer for uavhengig avføling og aktuering av et antall forskjellige funksjoner i kjøretøyet, (ii) en om bord datamaskin for overvåkning av sensorene og styring av operasjonen til aktuatorene, og (iii) midler for elektrisk tilkobling av om bord datamaskinen med sensorene og aktuatorene, hvor tilkoblingsmidlene omfatter en kjøretøysidetilkobler som har en serie av kjøretøysidetilkoblingsterminaler henholdsvis forbundet med sensorene og aktuatorene og en datamaskinside-tilkobler utkoblbart tilkoblet til nevnte kjøretøysidetilkobler og har korresponderende komplementære datamaskinsidetilkoblingsterminaler tilkoblet tii egnede kretser i datamaskinen, hvor fremgangsmåten omfatter stegene: (a) selektivt og midlertidig frakobling av en eller flere av kjøretøysideterminalene for å selektivt og midlertidig frakoble en eller flere sensorer og / eller aktuatorer fra datamaskinen; og (b) styring av operasjonen av de en eller flere spesifikke frakoblete aktuatorene uavhengig av om bord datamaskinen og / eller simulering av operasjonen av de en eller flere spesifikke frakoblete sensorene uavhengig av den reelle operasjonen til sensorene.
Ifølge kravene i patentsøknad W09214216 er et aktuatorsignal til en kjøretøyside aktuator enten fra om bord datamaskinen, eller den er fra de andre midler uavhengig av om bord datamaskinen; på samme måte som et sensorsignal som mates inn til en om bord datamaskin er enten fra kjørestøysidesensoren, eller den er fra de tredje midler uavhengig av den virkelige operasjonen til disse sensorene.
Videre bemerkes det at det diagnostiske systemet beskrevet i patentsøknad W09214216 er konstruert for et kjøretøy hvor sensorene og aktuatorene er tilkoblet til kjøretøysdatamaskinen med et nettverk av individuelle signallinjer, hvor hver signallinje kobler kjøretøydatamaskinen til en enkelt sensor eller aktuator, og hvor utvalgte signaler er frakoblet fra datamaskinsiden eller kjøretøystden ved utkobling av en tilkobler og isteden tilkobling av tilkoblingene til det diagnostiske systemet.
Det kan konkluderes med at patentsøknad W09214216
1. Ikke tar hensyn til muligheten for modifikasjon av en eller flere spesifikke
sensor- eller aktuatorsignal ved tilføying av en ytterligere signalkomponent til hvert signal, eller ved skalering av ett eller flere av signalene med en offset og en forsterkning for hvert signal.
2. Ikke tillater muligheten for at ett eller flere sensorsignal og / eller ett eller flere
aktuatorsignal brukes til å beregne ett eller flere modifiserte sensorsignal til å bli matet inn i de om bord datamaskinside-sensorsignalterminalene. Edge enten bruker eller forkaster enkelt sensorsignaler.
De ovennevnte restriksjonene, som er ganske alvorlige i testing av DP-systemer, er ikke tilstede i den foreliggende patentsøknad.
Kort sammendrag av oppfinnelsen
De ovennevnte problemene kan løses ved bruk av en utførelse av oppfinnelsen, som er et testsystem for et reguleringssystem på et marint fartøy innrettet til å motta reelle målesignal fra sensorer og for å utmate pådrag til aktuatorer, omfattende de følgende nye trekk: - en signalmodifiserende datamaskin innrettet til å kobles til for mottak av en eller flere av de reelle målesignalene, - hvor den signalmodifiserende datamaskinen er innrettet til å modifisere de reelle målesignalene om til modifiserte målesignaler som avhenger av reelle verdier av de reelle målesignalene; - hvor den signalmodifiserende datamaskinen er innrettet til å forsyne modifiserte målesignal til reguleringssystemet, hvor ett eller flere modifiserte målesignalinnmatinger erstatter noen eller alle av de reelle målesignalinnmatingene; - hvor reguleringssystemet er innrettet til å handle på grunnlag av de ett eller flere modifiserte målesignalene og gjenværende reelle ikke modifiserte reelle målesignaler; - slik at testing av reguleringssystemfunksjonen på feil representert av de modifiserte målesignalene tenkt å finne sted i en eller flere sensorer muliggjøres. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er definert i de vedlagte uselvstendige krav. Oppfinnelsen omfatter også en metode for testing av reguleringssystemet til et marint fartøy hvor systemet mottar reelle målesignaler fra sensorer og forsyner pådrag til aktuatorer, - tilkobling av en signalmodifiserende datamaskin og mottak av ett eller flere av de reelle målesignalene,
- karakterisert ved
- hvor den signalmodifiserende datamaskinen modifiserer de reelle
målesignalene til modifiserte målesignaler som avhenger av de reelle verdiene av de reelle målesignalene;
- hvor den signalmodifiserende datamaskinen sender de modifiserte
målesignalene til reguleringssystemet, hvor den ene eller flere modifiserte målesignalinnmatingene erstatter noen eller flere av de reelle målesignalinnmatingene;
- hvor reguleringssystemet som handler på grunnlag av de nevnte ett eller flere modifiserte målesignalene og gjenværende upåvirkete reelle
målesignalene,
for testing av hvorvidt reguleringssystemet agerer på en ønsket måte på en feil representert av de modifiserte målesignalene, tenkt å forekomme i en eller flere sensorer. Ytterligere steg i metoden ifølge oppfinnelsen er omfattet i kravene som avhenger av metodekravet.
Korte figuroverskrifter
Oppfinnelsen er illustrert i de vedlagte tegninger som kun skal illustrere oppfinnelsen, og skal ikke kunne anses å begrense oppfinnelsens omfang som kun skal være begrenset av de vedføyde krav. Fig. 1 illustrerer kjent teknikk med et fartøy 0 som har sensorer 8 som sender sensorsignaler 7 til et reguleringssystem 2 som også mottar kommandopådrag fra en kommandokonsoll, hvor reguleringssystemet forsyner pådrag til aktuatorer som propeller 16, thrustere 17 og ror 18. Fig. 2 illustrerer en forenklet illustrasjon av et system ifølge oppfinnelsen ifølge en utførelse av oppfinnelsen hvori en signalmodifiserende datamaskin 80 er innsatt før reguleringssystemet 2. Kommandoinnmatingskonsollen 10 er også illustrert. Signallinjene kan være flertallige serielinjer. Fig. 3 illustrerer en forenklet illustrasjon av et system ifølge en alternativ utførelse av oppfinnelsen som benytter et datakommunikasjonsnettverk for sending av sensorsignaler fra sensorer til den signalmodifiserende datamaskinen 80 og for sending av modifiserte sensorsignal til reguleringssystemet 2, hvor reguleringssystemet forsyner pådrag til aktuatorer i fartøyet.
Beskrivelse av foretrukne utførelser ifølge oppfinnelsens DP systemgrensesnitt.
Et dynamisk posisjoneringssystem ifølge oppfinnelsen kan være utformet med et antall forskjellige grensesnittkonfigurasjoner. Ifølge etablert praksis kan et DP-system være slik utformet at DP datamaskinnettverket er tilkoblet til et målenettverk og et aktuatomettverk hvor målenettverket og aktuatornettverket er Ethernet-nettverk ofte konstruert som redundante nettverk. Målenettverket og / eller aktuatornettverket kan alternativt erstattes med feltbuss eller CAN-bus kommunikasjon som kan være redundante, eller av trådløse kommunikasjonssystem. Enkelte sensorer kan vøre direkte tilkoblet til DP-datamaskinsystemet med serielinjer som RS232, RS422 eller RS485 eller av analoge og digitale signallinjer.
Maskinvaregrensesnittet til DP-systemet med innmatings / utmatingskretskort omfattende seriegrensesnitt, digital-til-analogomformere, analog-til-digitalomformere, digitale grensesnitt, og signalbehandling kan integreres i DP-datamaskinkabinettet eller fordeles på fartøyet. Slike distribuerte maskinvaregrensesnitt kan være anordnet i spesielt tilpassete elektroniske grensesnittenheter eller datamaskiner tilknyttet et målenettverk. Slike maskinvaregrensesnitt kan også være integrerte i de marine automasjonssystemdatamaskiner eller programmerbare logiske datamaskiner (PLCer) på fartøyet.
En første foretrukken utførelse av oppfinnelsen som benytter serielinjer
Betrakt et DP-system hvor
1. DP-datamaskinsystemet er tilkoblet posisjonsreferansesystemet med serielinjer som RS422 og hvor de gjenværende sensorene til målesystemet er tilkoblet DP-datamaskinsystemet med serielinjer som RS422 eller med analoge signallinjer. 2. DP-datamaskinsystemet er tilkoblet thrustersystemet gjennom et datanettverk som typisk vil være redundante eller ikke-redundante Ethernet-nettverk som kjører UDP-protokoll, eller av fastkoblede analoge eller digitale signaler;
I en første utførelse av oppfinnelsen benyttes en ekstern signalmodifiserende datamaskin i testøyemed. Den signalmodifiserende datamaskinen er innrettet til å kjøre en spesielt utviklet signalmodifiserende algoritme. I testing frakobles en eller flere av serielinjene fra posisjonsreferansesystemene og / eller andre sensorer i målesystemet fra DP-datamaskinsystemet, og tilkobles isteden til den signalmodifiserende datamaskinen. Hver av serielinjene erstattes med en serielinje fra den signalmodifiserende datamaskinen til DP-datamaskinsystemet slik at det innmatede sensorsignalet til DP-datamaskinsystemet er et signal som er generert, det vil si modifisert i den signalmodifiserende datamaskinen.
Den signalmodifiserende datamaskinen er ikke en signalsimulator. Den signalmodifiserende datamaskinen mottar ett eller flere sensorsignaler som i vanlig drift ville bli matet inn i DP-datamaskinsystemet. Den signalmodifiserende datamaskinen beregner i testøyemed nye verdier for sensorsignalene på grunnlag av signalene til ett eller flere av sensorsignalene som mates inn til den signalmodifiserende datamaskinen. De nye verdiene for sensorsignalene fra den signalmodifiserende datamaskinen blir overført med minimal intern forsinkelse til DP-datamaskinsystemet over serielinjer fra den signalmodifiserende datamaskinen til DP-datamaskinsystemet. DP systemet kan så testes som følger: 1. DP-datamaskinsystemet, kraftsystemet, målesystemet, thrustersystemet og operatørstasjonen til DP-systemet kjøres i sine normale driftsmodi. 2. Den signalmodifiserende datamaskinen mottar kontinuerlig ett eller flere sensorsignal fra målesystemet, genererer en eller flere modifiserte sensorsignal korresponderende til de nevnte ett eller flere sensorsignal, hvor de modifiserte sensorsignalene er beregnet i den signalmodifiserende datamaskinen med en algoritme som avhenger av den reelle verdien til sensorsignalene, hvor den signalmodifiserende datamaskinen mater ut en eller flere modifiserte sensorsignaler til DP-datamaskinsystemet.
En andre foretrukken utførelse av oppfinnelsen som benytter et datanettverk
Oppfinnelsen kan være representert av et testsystem for et marint reguleringssystem (2) innrettet til å motta reelle målesignaler (7) fra sensorer (8) og for utmating av pådrag (13) til aktuatorer (16,17,18).
En signalmodifiserende datamaskin (80) er innrettet til å tilkobles for mottak av en eller flere av de reelle målesignalene (7).
Den signalmodifiserende datamaskinen er innrettet til å i sanntid modifisere de reelle målesignalene (7) fortrinnsvis iløpet av et kort tidsrom, til modifiserte målesignaler (70). Modifiseringen av de reelle målesignalene er ikke tilfeldig, men finner sted basert på reelle verdier av de reelle målesignalene. Som et eksempel, posisjonssignaler fra en eller to eller flere GPS-sensorer, hvor posisjonssignalene omfatter lenge- og breddegrad, kan modifiseres med en konstant eller varierende vektor, hvor vektoren har en lengde og en retning, for eksempel, en lengde på 75 m og en retning av 30 grader NNØ, som representerer en forskyvningsfeil i en GPS-måling, som gir en feil 75m cos 30 mot nord, og 75 m sin 30 mot øst.
Den signalmodifiserende datamaskinen (80) er innrettet til å sende de modifiserte målesignalene (70) til det ovennevnte reguleringssystemet (2) hvori en eller flere av de modifiserte målesignal- (70) innmatinger erstatter noen eller flere av de reelle målesignal- (8) innmatinger. - Reguleringssystemet (2) er innrettet til å handle på grunnlag av de ett eller flere modifiserte målesignalene (70) og gjenværende ikke-påvirkete reelle målesignalene (7).
Hensikten med oppfinnelsen er å tillate testing av reguleringssystem- (2) funksjonen ved slike feil representert av de modifiserte målesignalene (70) tenkt å forekomme i en eller flere sensorer (8). Som et innledende eksempel kan testen avsløre hvorvidt system er istand til å skjelne mellom for eksempel plutselig endrende eller ustabile målinger i en sensor, for eksempel en først GPS-sensor, og mindre varierende eller stabile målinger i en tilsvarende sensor, for eksempel en annen GPS-sensor. Testen kan også avsløre hvorvidt systemet er istand til å skjelne mellom f.eks. et posisjonssignal med høy prioritet som et svært presist DGPS-signal, som etter at en feil oppstår blir virkelig upålitelig, og gi prioritet til et ellers mindre nøyaktig posisjonssignal som kommer fra f.eks. en hydroakustisk transponder, men ennå pålitelig med hensyn på testsituasjonen. En slik oppførsel ville være ønskelig i en reell situasjon hvor transpondersystemet fortsetter å fungere mens ett eller flere av DG PS systemene svikter.
Med henvisning til figurene, i testsystemet ifølge oppfinnelsen er det marine reguleringssystemet (2) innrettet til å motta kommandoinnmatingssignaler (9) fra en kommandoinnmatingsinnretning (10) på en kommandosignallinje (11). Videre er i testsystemet sensorene (8) tilkoblet til reguleringssystemet (2) ved bruk av en sensorsignallinje (12).
Betrakt et DP-system hvor
a) DP-datamaskinsystemet er tilkoblet til målesystemet med et datanettverk som typisk vil være (i) et redundant eller ikke redundant Ethernet-nettverk som kjører på UDP-protokoll, (ii) et redundant eller ikke-redundant feltbuss eller CAN-Bus, eller (iii) en trådløs signaloverføringsprotokoll; b) DP-datamaskinsystemet er tilkoblet til aktuatorene gjennom et datanettverk.
I en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelsen benyttes en ekstern signalmodifiserende datamaskin i testøyemed. Denne signalmodifiserende datamaskinen er innrettet til å kjøre en spesielt utviklet modifiseringsalgoritme. Under testing er den signalmodifiserende datamaskinen tilkoblet et datanettverk som kobler DP-datamaskinsystemet til målesystemet. Den signalmodifiserende datamaskin mater inn ett eller flere sensorsignal fra målesystemet, og på grunnlag av disse innmatingssignalene og en dataalgoritme beregner den signalmodifiserende datamaskin modifiserte verdier for sensorsignalene, og den signalmodifiserende datamaskinen mater ut de modifiserte sensorsignalene på datanettverket, hvor de modifiserte signalene har som destinasjon DP-datamaskinen.
I testøyemed kan DP-datamaskinsystemet endres ved å endre listen med innmatingssignaler til DP-datamaskinsystemet slik at DP-datamaskinsystemet mottar de modifiserte sensorsignalene fra den signalmodifiserende datamaskinen istedenfor de korresponderende sensorsignalene som sendes fra målesystemet.
DP-systemet kan så bli testet på som følger:
1. Kraftsystemet, målesystemet, thrustersystemet og operatørstasjonen til DP-systemet kjøres i sine normale operative modi 2. DP-datamaskinsystemet settes opp for å lese en eller flere modifiserte signaler fra den signalmodifiserende datamaskinen istedenfor de korresponderende sensorsignalene fra målesystemet. 3. Den signalmodifiserende datamaskinen mottar kontinuerlig ett eller flere sensorsignal fra målesystemet via datanettverket, genererer ett eller flere modifiserte sensorsignal korresponderende til nevnte ett eller flere sensorsignal, hvor de modifiserte sensorsignalene beregnes i den signalmodifiserende datamaskinen med en algoritme som avhenger av de reelle verdiene av sensorsignalene, hvor den signalmodifiserende datamaskinen mater ut de ett eller flere modifiserte sensorsignalene til DP-datamaskinnettverket via datanettverket.
Med henvisning til tegningene er testsystemet ifølge oppfinnelsen innrettet til å mate ut pådrag (13) til aktuatorene (16,17,18) som propeller (16), thrustere (17) ogror(18).
Videre er den signalmodifiserende datamaskinen (80) innrettet til å modifisere de reelle målesignalene (7) iløpet av et relativt kort tidsrom til å bli modifiserte målesignaler (70) slik at reguleringssystemet (2) opplever ingen signifikant forsinkelse i de modifiserte målesignalene (70) sammenlignet med den korresponderende mottakstiden som reguleringssystemet (2) villa ha mottatt med de reelle målesignalene (7).
Testsystemet ifølge oppfinnelsen hvor reguleringssystemet (2) kan omfatte et kraftstyringssystem omfattende kraftsensorer (8p?) for avføling av kraftsignaler som generatorutmatet spenning (7pV), generatorutmatet strømstyrke (7pA), generatorkraft (7pP), fraksjon av total generatorkraft (7pTf), generatortilstand (7pS) og lignende.
Anvendelser av oppfinnelsen
Posisjonsreferansesystemtestarrangement
I et DP-system bestemmes fartøyets posisjon på bakgrunn av målinger i ett eller flere posisjonsreferansesystem. Et posisjonsreferansesystem mater ut (i) posisjonen til et referansepunkt som er fast i fartøyet eller (ii) fartøyets kurs. Et posisjonsreferansesystem kan være et av følgende: a) Et DGPS posisjonsreferansesystem hvor et differensiert GPS-system som måler posisjonen til GPS-antennene i kombinasjon med et gyrokompass som måler fartøyets kurs, samt en vertikalreferanseenhet som etablerer retningen til den vertikale linjen. Andre satellittnavigasjonssystemer, som Galileo, eller landbaserte systemer kan benyttes. Ut i fra disse målingene kan DP-datamaskinsystemet beregne posisjonen til fartøyets referansepunkt som kan beregnes ved å tilpasse posisjonen til GPS-antennene for differansen mellom GPS-antennen og fartøyreferansepunktet for den målte kurs og den målte vertikalretningen.
b) Et hydroakustisk posisjonsreferansesystem hvor et hydroakustisk målesystem angir posisjonen til den hydroakustiske transponderen i
kombinasjon med et gyrokompass som måler fartøykursen, og en vertikalreferanseenhet som etablerer retningen til vertikallinjen. Ut i fra disse målingene kan DP-datamaskinsystemet beregne posisjonen til fartøyreferansepunktet ved å tilpasse posisjonen til den hydroakustiske
transponderen for avstanden mellom den hydroakustiske transponderen og fartøyreferansepunktet for den målte kurs og den målte vertikalretningen,
c) Stramline, Fanbeam, DARPS, Artemis, Gyrokompass etc.
Et korrekt fungerende posisjonsreferansesystem er kritisk for den sikre og
effektive ytelse til et DP-system. På grunn av dette er det vanlig praksis i sikkerhetskritiske operasjoner som omfatter DP-systemer å benytte minst tre posisjonsreferansesystemer. En typisk konfigurasjon er å benytte DGPS posisjonsreferansesystemer, og et hydroakustisk posisjonsreferansesystem. Motivasjonen for dette er at det håpes at en feil i et av
posisjonsreferansesystemene kan kompenseres for eller elimineres ved bruk av informasjon fra de to gjenværende posisjonsreferansesystemene. I flere registrerte hendelser har det blitt opplevd at selv med tre posisjonsreferansesystemer kan det skje at DP-systemet ikke kan etablere korrekt posisjon når et av systemene har en feil. På bakgrunn av dette er det viktig å teste hvordan og i hvilken grad DP-systemene behandler funksjonsfeil eller svikt i ett eller flere posisjonsreferansesystem.
Den signalmodifiserende datamaskinen av den foreliggende oppfinnelsen er et nytt og nyttig verktøy i testingen av ytelsen til DP-system hvis feil oppstår i posisjonsreferansesystemene. Slike tester kan utføres som følger ved bruk av den første foretrukne utførelsen av oppfinnelsen. I beskrivelsen er det antatt at DP-systemet har to DGPS-systemer og et hydroakustisk-posisjonsreferansesystem med transpondere på havbunnen, og at hvert av de tre posisjonsreferansesystemene er tilkoblet DP-datamaskinsystemet med en RS232 serielinje. 1. DP-datamaskinsystemet, kraftsystemet, målesystemet, aktuatorsystemet og operatørstasjonen til DP-systemet kjøres i sine normale operative modi. 2. RS232 serielinjen til fortrinnsvis hver av de tre posisjonsreferansesystemene frakobles fra DP-datamaskinsystemet og kobles isteden til den signalmodifiserende datamaskinen. RS232 serielinjene koblet til DP-datamaskinsystemet erstattes av RS232 serielinjer fra den signalmodifiserende datamaskinen til DP-datamaskinsystemet. 3. Posisjonsreferansesignalene fra de tre posisjonsreferansesensorene mates inn i den signalmodifiserende datamaskinen. Hvert av posisjonsreferansesignalene vil omfatte posisjonen til et punkt på fartøyet, kursvinkelen, og retningen til vertikallinjen. 4. Den signalmodifiserende datamaskinen beregner modifiserte posisjonsreferansesignaler som ville oppstått for en gitt feilsituasjon, og overfører de modifiserte posisjonsreferansesignalene til DP-datamaskinsystemet. 5. Ytelsen til DP-systemet representert av utmatingene og andre statussignal for feilsituasjonen i testen registreres ved å registrere sensorsignalene matet inn i DP-datamaskinsystemet og aktuatorsignalene som mates ut fra DP-datamaskinsystemet, samt eventuelt statussignal.
For videre å forklare hvordan posisjonsreferansetester utføres er i det følgende tre eksempler presentert: Posisjonsreferansetest 1 - Redusert GPS-signalkvalitet Posisjonsreferansetest 1 er en test hvor den signalmodifiserende datamaskinen benyttes til å teste ytelsen til DP-systemet med tanke på en feil i form av redusert signalkvalitet fra en av GPS-satellittene. Dette er en ekstern feil som kan forårsake den samme feilaktige posisjon om begge GPS-mottakerene mottar signaler fra det samme sett satellitter. Slike feilsituasjoner er kjent å oppstå og i registrerte hendelser har slike feil forårsaket at DP-systemet har en avkjøring, noe som er en potensielt sikkerhetstruende hendelse når DP-systemet benytter thrusterene slik at fartøyet kjøres vekk fra sin tildelte posisjon med en ukontrollert handling. DP-systemet som betraktes er antatt å ha to DGPS-posisjonsreferansesystemer og et hydroakustisk
posisjonsreferansesystem.
Som forklart ovenfor er posisjonsreferansesystemene til koblet den signalmodifiserende datamaskinen istedenfor DP-datamaskinsystemet og den signalmodifiserende datamaskinen sender modifiserte
posisjonsreferansesignaler til DP-datamaskinsystemet.
Deretter basert på den målte antenneposisjon fra de to DGPS-posisjonsreferansesystemene i kombinasjon med den kjente GPS-satellitt-konfigurasjonen ved testtidspunktet, velges en satellitt i testøyemed å ha en feiltilstand som fører til redusert GPS-signal. Det beregnes så hva endringen i de målte GPS-antennene ville være for de to DGPS-posisjonsreferansesystemene med den reduserte GPS-signalkvaliteten for satellitten. Den signalmodifiserende datamaskinen tilpasser så posisjonsreferansesignalene for å ta hensyn til endringen i antenneposisjon for de to DGPS-posisjonsreferansesystemene, og sender de modifiserte posisjonsreferansesignalene til DP-datamaskinsystemet. På denne måten testes det hvordan DP-systemet håndterer unøyaktige GPS-satellittsignaler.
Posisjonsreferansetest 2 - forhåndsbestemt posisjonsendring, signalhastighetsbestemmelse
En etablert fremgangsmåte som er basert på læreverkfremgangsmåter i reguleringsteori er å overvåke signalvariasjonshastigheten i et sensorsignal og siden forkaste sensorsignalene som ugyldige om variasjonen i sensorsignalene er større enn det som er fysisk realiserbart. Fremgangsmåten benyttes i DP-system for å eliminere feil i posisjonsreferansesystemene. I en registrert hendelse viste to DGPS-posisjonsreferansesystemer i et DP-system en øyeblikkelig feil i den målte posisjon på 75 meter grunnet en feil i GPS-satellittsignalet. Et fartøy kan naturligvis ikke øyeblikkelig endre sin posisjon med 75 meter og på grunn av dette ble signalene fra de to DGPS-posisjonsreferansene korrekt forkastet som ugyldige av DGPS-systemet.
Det viser seg imidlertid at denne metoden ikke er uten problemer. I en annen registrert hendelse fra offshore Angola, flyttet et fartøy seg 25 meter svært hurtig fra sin opprinnelige posisjon etter å ha blitt truffet av en serie store bølger. DGPS-posisjonsreferansesystemene registrerte denne hurtige endringen i bevegelse korrekt, men DP-systemet forkastet de fullstendig gyldige DPGS-posisjonsreferansesignalene ettersom posisjonsendringshastigheten var større enn grenseverdien som DP-systemet var innstilt til å akseptere. Som et resultat av dette ble fartøyet etterlatt med alle posisjonsreferansesystemene deaktivert av DP-systemet.
For å teste hvordan DP-systemet håndterer slike situasjoner, foreslår man å bruke den signalmodifiserende datamaskinen i den foreliggende oppfinnelse. Posisjonsreferansesignalene mates inn i den signalmodifiserende datamaskinen istedenfor å mates inn i DP-datamaskinsystemene som forklart ovenfor. Posisjonsreferansesignalene benyttes til å bergene posisjons til fartøyreferansepunktet. Den signalmodifiserende datamaskinen legger så til et posisjonsinkrement i fartøyreferansepunktet som korresponderer til en forutbestemt hurtig bevegelse som kan korrespondere til bevegelsen påtvunget av et plutselig treff av en serie store bølger. Den signalmodifiserende datamaskinen modifiserer kontinuerlig posisjonsreferansesignalene slik at disse signalene korresponderer til den modifiserte bevegelsen til fartøyreferansepunktet. Disse modifiserte posisjonsreferansesignalene blir kontinuerlig sendt til DP-reguleringssystemet, og det kan observeres hvordan DP-systemet kan håndtere en gitt bølgeeksitasjon uten å forkaste posisjonsreferansesystemene.
Posisjonsreferansetest 3 - hydroakustiske feil
Hydroakustiske posisjonsreferansesystemer benyttes i kombinasjon med DGPS-posisjonsreferansesystemer i DP-systemer. Ytelsen til det hydroakustiske posisjonsreferansesystemet er viktig særlig om det finnes er problemer i DGPS-posisjonsreferansesystemene.
Registrerte feilsituasjoner for hydroakustiske posisjonsreferansesystemer i DP-operasjon kan effektivt benyttes for testing av reguleringssystemet ved å benytte den signalmodifiserende datamaskinen. For å gjøre dette mates de hydroakustiske posisjonsreferansesignalene inn i den signalmodifiserende datamaskinen. Disse signalene modifiseres så i en beregning i den signalmodifiserende datamaskinen hvor de følgende tester utføres
a) Effekten av støy med endrende varians på de hydroakustiske posisjonsreferansesignalene studeres ved å legge til et støysignal til
posisjonssignalet fra den hydroakustiske posisjonsreferansen og å sende det modifiserte signalet til DP-datamaskinsystemet. Testen kan utvides til å studere den kombinerte effekten av støy både på hydroakustiske- og DGPS-posisjonsreferansesystemer ved også å legge til støysignaler på DGPS-posisjonsreferansesignalene.
b) Effekten på DP-systemet av akustiske kommunikasjonsfeil grunnet refleksjoner av hydroakustiske signaler, dårlig kommunikasjon mellom
transpondere på havbunnen, transponderfeil, eller transponderstans kan testes ved å modifisere de hydroakustiske posisjonsreferansesignalene ved bruk av matematiske modeller for hydroakustisk signaloverføring og resulterende endring i posisjonssignalene.
c) Effekten av en redusert samplingshastighet av akustiske data testes ved å modifisere signalene fra den hydroakustiske posisjonsreferansen slik at
samplingshastigheten reduseres fra f.eks. 1 Hz til f.eks. 0,5 Hz.
Posisjonsreferansetest 4 - vertikalreferansefeil
En vertikalreferanseenhet benyttes i et DP-system som innmating til posisjonsreferansesignalene for å beregne posisjonen til
fartøyreferansepunktet. Funksjonsfeil i vertikalreferanseenheten vil gi gale verdier for beregningen av posisjonen til vertikalreferansepunktet og om feilen i vertikalreferanseenheten er større enn 90 grader vil beregningen til og med
kunne bryte sammen grunnet mulig divisjon med null i algoritmen avhenging av implementasjonen av beregningene.
Effekten av en feil i posisjonsreferansesystemet blir gjort ved å modifisere signalene fra vertikalereferansesystemet i den signalmodifiserende datamaskinen, og å sende de modifiserte signalene til DP-datamaskinsystemet for å teste reguleringssystemets toleranse på slike feil i
vertikalreferanseenhetmålingene.
Vindsensortest
Et DP-system vil normalt ha en eller flere vindsensorer som måler hastigheten til vinden som påvirker fartøyet. Dermed, ifølge teknikker kjent fra læreverk i marin ingeniørkunst, er det mulig å beregne kreftene og kraftmomentene på fartøyet grunnet vinden. Det er da mulig å benytte disse beregningene i algoritmen til DP-datamaskinen for å oppnå forbedret nøyaktighet i DP-systemet når vinden er kraftig. Det er forutsett at en vindsensor kan bli defekt, eller den kan vise en ukorrekt verdi grunnet en feil, eller fordi et helikopter svever nær en vindsensor.
For å teste hvordan DP-systemet håndterer en feil i en av vindsensorene kan den signalmodifiserende datamaskinen benyttes på følgende vis: Vindsensorsignallinjen som kan være en analog signallinje, eller en digital RS232 serielinje, kobles fra DP-datamaskinsystemet, og signalet kobles isteden til den signalmodifiserende datamaskinen. Vindsensorsignallinjen erstattes med en annen signallinje av samme type som kobles til DP-datamaskinsystemet slik at denne signallinjen overfører et modifisert vindsensorsignal fra den signalmodifiserende datamaskinen til DP datamaskinsystemet. Den signalmodifiserende datamaskinen modifiserer vindsensorsignalet ifølge ett av de følgende alternativene:
<*> Tilføying av et signal med høy støyvarians for et definert tidsintervall.
<*> Tilføying av et avdriftssignal slik at det modifiserte signal avviker fra sensorsignalet for et gitt tidsintervall.
<*> Tilføying av en konstant signalfeil for et definert tidsintervall
<*> Implementering av stgnalfrysning slik at det modifiserte signalet er en konstant verdi for et definert tidsintervall.
Det modifiserte vindsensorsignalet sendes til DP-datamaskinsystemet istedenfor vindsensorsignalet.
Blackoutforhindringstest av et kraftreguleringssystem
Thrustere og propeller drevet av diesel-elektriske systemer blir mye brukt i skip og flytende oljeinstallasjoner. I disse systemene benyttes dieselmotorer for å drive elektriske generatorer som forsyner elektrisk kraft til et elektrisk kraftsystem om bord fartøyet. Thrusterene og propellene drives av elektriske motorer som er forsynt fra det elektriske kraftsystemet. I tillegg benyttes det elektriske kraftsystemet til å drive andre funksjoner på fartøyet som kraner, hivkompensasjon, boring, kjøling og luftkondisjonering. Et velkjent problem i denne type systemer er at om den elektriske kraften som brukes av andre funksjoner på fartøyet er høyt, så kan kraften som er tilgjengelig til thrustere og propeller være utilstrekkelig sammenlignet med hva som er nødvendig for å oppnå det skyv som er kommandert av DP-systemet. Det samme er tilfelle for manuelt styrte fartøy hvor operatøren kan behøve skyv som korresponderer til elektrisk kraftkonsumering som overstiger den kraft som er tilgjengelig. I tilfeller hvor den tilgjengelige kraft er utilstrekkelig vil kraftreguleringssystemet, som er et reguleringssystem integrert i kraftsystemet, redusere den kraften som distribueres til de forskjellige systemene som forbruker elektrisk kraft, og kan til og med stenge ned sike forbrukere.
Hvis fraværet av tilgjengelig kraft for fremdrift ikke håndteres på en korrekt måte av kraftreguleringssystemet, finnes det en risiko for at fartøyet kan oppleve et delvis kraftavbrekk hvor en eller flere av strømfordelingstavlene og kraftbussene stenges ned, og det kan til og med forekomme at fartøyet opplever en blackout hvor det er fullstendig tap av elektrisk kraft på fartøyet, som er en situasjon som kan føre til ulykker og tap av fartøyet.
På bakgrunn av det ovenstående forstås det at det er viktig at funksjonen til kraftreguleringssystemet testes ekstensivt i kombinasjon med alle de installerte enhetene på fartøyet, og i særdeleshet i kombinasjon med DP-systemet. a) Betrakt et fartøy med et DP-system, hvori signalene som indikerer kraften som forsynes av de elektriske generatorene blir sendt til DP-datamaskinsystemet under normal operasjon, og hvor DP-systemet er konstruert til å på en hensiktsmessig måte redusere kraftforbruket til thrusterene om den elektriske kraften som forbrukes av andre funksjoner på fartøyet er høyt. Kraftreduksjonsfunksjonen på DP-systemet kan testes med DP-systemet i sin normale operasjon på sjøen, med unntak av at de kraftindikerende signalene fra generatorene til DP-systemet modifiseres av den signalmodifiserende datamaskinen slik at de modifiserte signalene indikerer at kraften fra generatorene til andre funksjoner i fartøyet er f.eks 90 % av den tilgjengelige kraft. Det kan da testes om DP-systemet er istand til å håndtere en slik situasjon tilfredsstillende. b) Betrakt et annet fartøy med et DP-system hvori signaler som indikerer kraften forsynt av de elektriske generatorene blir sendt til kraftreguleringssystemet og ikke til DP-datamaskinsystemet under normal drift, og at kraftreguleringssystemet, og ikke DP-systemet, er konstruert til å på en hensiktsmessig måte redusere kraftforbruket til thrusterene om den elektriske kraft forbrukt av andre funksjoner på fartøyet er høyt. Kraftreduseringsfunksjonen til kraftreguleringssystemet kan så testes med DP-systemet i sin normale operasjon til sjøs, med unntak for at de kraftindikerende signalene fra generatorene til kraftreguleringssystemet blir modifisert av den signalmodifiserende datamaskinen slik at de modifiserte signalene indikerer at kraften fra generatorene til andre funksjoner på fartøyet er nær den totale kraftkapasitet, f.eks. 90 % av den totale kraft. Det kan så testes om kraftreguleringssystemet håndterer denne situasjonen tilfredsstillende i kombinasjon med DP-systemet.
Fremdriftssystemtest
Fremdriftssystemene er kritiske faktorer i DP-fartøy. Samvirket mellom reguleringssystemet til en thruster, kraftreguleringssystemet og DP-systemet kan forårsake problemer, og det er viktig å i kombinasjon teste disse systemene. Et fremdriftssystem i denne sammenheng omfatter en propell, den elektriske thrustermotoren som driver propellen, motoren som styrer propellbladvinkelen, motoren som styrer asimutvinkelen i tilfellet av en asimutthruster og thrusterreguleringssystemet som måler akselomdreiningshastigheten og akselkraften til propellen og styrer thrustermotoren slik at den oppnår den styrte akselhastighet av akselkraft.
I et fremd riftssystem er det av interesse å teste systemet når det finnes en feil i en eller flere av thrusterpitchsignal, RPM eller kraftsignalfeedbacksignal, eller thrusterstatussignal. Dette gjøres ved å kjøre systemet i sin normale operasjon bortsett fra at ett eller flere thrustersignal modifiseres av den
signalmodifiserende datamaskinen.

Claims (16)

1. Et testsystem for et marint fartøys (0) reguleringssystem (2) innrettet til å motta reelle målesignaler (7) fra sensorer (8) og for utmating av pådrag (13) til aktuatorer (16,17,18), karakterisert ved en signalmodifiserende datamaskin (80) innrettet til å bli tilkoblet for å motta ett eller flere av de reelle målesignalene (7), hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) er innrettet til å modifisere de reelle målesignalene (7) om til modifiserte målesignaler (70) som avhenger av de reelle målesignalene; hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) er innrettet til å sende de modifiserte målesignalene (70) til reguleringssystemet (2), hvor de ett eller flere modifiserte målesignal- (70) innmatingene erstatter noen eller alle av de reelle målesignal (8) innmatingene; hvor reguleringssystemet (2) er innrettet til å handle på grunnlag av de ett eller flere modifiserte målesignalene (70) og gjenværende reelle målesignaler (7); - for å muliggjøre testing av reguleringssystemets (2) funksjon for feil representert av de modifiserte målesignalene (70) tenkt å finne sted i en eller flere sensorer (8).
2. Testsystemet ifølge krav 1, hvor det marine reguleringssystemet (2) er innrettet til å motta innmatingspådrag (9) fra en kommandoinnmatingsinnretning (10) på en kommandosignallinje (11).
3. Testsystemet ifølge krav 1, hvor sensorene (8) er tilkoblet til reguleringssystemet ved bruk av en sensorsignallinje (12).
4. Testsystemet ifølge krav 3, hvor sensorsignallinjen (12) omfatter en analog linje, en serielinje eller en digital Ethernet linje, en feltbuss eller CAN-bus, eller et lokalt radiokommunikasjonssystem.
5. Testsystemet ifølge krav 1 innrettet til å utmate pådrag (13) til aktuatorene (16,17,18), som propeller (16), thrustere (17) og ror (18).
6. Testsystemet ifølge krav 1 hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) er innrettet til å modifisere de reelle målesignalene (7) i løpet av relativt kort tid til modifiserte målesignaler (70) slik at ikke reguleringssystemet (2) opplever noen signifikant forsinkelse i de modifiserte målesignalene (70) sammenlignet med reguleringssystemets (2) ellers tilsvarende mottakstid av de reelle målesignalene (7).
7. Testsystemet ifølge krav 1 hvor reguleringssystemet (2) omfatter et kraftstyringssystem omfattende kraftsensorer (8p) for avføling av kraftsignaler som generatorutmatet spenning (7pV), generatorutmatet strømstyrke (7pA), generatorkraft (7pP), andel av total generatorkraft (7pTf), generatortilstand (7pS) og lignende.
8. Testsystemet ifølge krav 1, hvor det marine reguleringssystemet (2) er innrettet til å motta innmatingskommandosignaler (9) fra en kommandoinnmatingsinnretning (10) på en kommandosignallinje (11).
9. En fremgangsmåte for testing av et marint fartøys (0) reguleringssystem (2) hvor reguleringssystemet mottar reelle målesignaler (7) fra sensorer (8) og forsyner pådrag (13) til aktuatorer (16,17,18), karakterisert ved- tilkobling av en signalmodifiserende datamaskin (80) og mottak av ett eller flere av de reelle målesignalene (7), - hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) modifiserer de reelle målesignalene (7) til modifiserte målesignaler (70) som avhenger av de reelle verdiene av de reelle målesignalene (7); - hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) sender de modifiserte målesignalene (70) til reguleringssystemet (2), hvor den ene eller flere modifiserte målesignal- (70) innmatingene erstatter enkelte eller flere av de reelle målesignal- (8) innmatingene; - hvor reguleringssystemet (2) handler på grunnlag av de nevnte ett eller flere modifiserte målesignalene (70) og gjenværende upåvirkete reelle målesignalene (7), for testing av hvorvidt reguleringssystemet (2) handler på en ønsket måte på en feil, representert av de modifiserte målesignalene (70), tenkt å forekomme i en eller flere sensorer (8).
10. Fremgangsmåten ifølge krav 8, hvor reguleringssystemet sender pådrag (13) til aktuatorene (16,17,18) som propeller (16), thrustere (17) og ror (18).
11. Fremgangsmåten ifølge krav 9, hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) modifiserer reelle målesignaler (7) i løpet av relativt kort tid til modifiserte målesignaler (70) slik at reguleringssystemet (82) ikke opplever signifikant forsinkelse i de modifiserte målesignalene (70) sammenlignet med den til reguleringssystemet (2) ellers tilsvarende mottakstid av de reelle målesignalene (7).
12. Fremgangsmåten ifølge krav 9, hvor den signalmodifiserende datamaskinen (80) modifiserer ett eller flere av de reelle målesignalene (7) til ett eller flere modifiserte målesignaler (70) som avhenger av den reelle verdien av nevnte ett eller flere reelle målesignaler (7), hvor de modifiserte målesignalene (70) er funksjoner av de ett eller flere reelle verdiene av målesignalene (7), hvor funksjonene omfatter addisjon av konstante eller varierende verdier til de reelle målesignalene (7), multiplikasjon av de reelle målesignalene (7) med konstante eller varierende verdier, eller ved bruk av lineære funksjoner avhenging av de reelle målesignalene for å modifisere de reelle målesignalene (7).
13. Fremgangsmåten ifølge krav 9, med tilkobling av en eller flere sensorer (8) til reguleringssystemet ved bruk av en eller flere sensorsignallinjer (12) og tilkobling av sensorsimulatoren (80) til sensorsignallinjen (12) for mottak av de nevnte ett eller flere reelle sensorsignalene (8) samt modifikasjon av ett eller flere av de reelle sensorsignalene i sensorsimulatoren (80) til de ett eller flere modifiserte sensorsignalene (70) og sending av de ett eller flere modifiserte sensorsignalene (70) langs sensorsignallinjene (12) fra sensorsimulatoren (80) til reguleringssystemet (2).
14. Fremgangsmåten ifølge krav 9 benyttende en eller flere serielinjer for sensorsignallinjene (12), foreksempel RS232, RS422.
15. Fremgangsmåten ifølge krav 9, hvor det benyttes en eller flere datamaskinnettverk-busslinjer som et redundant eller ikke-redundant Ethernet nettverk ved UDP protokoll, en feltbuss eller CAN bus eller et radiosignaloverføringssystem
16. Fremgangsmåten ifølge krav 9, hvor det benyttes en eller flere Ethernetkommunikasjonslinjer, en feltbuss eller CAN bus eller et lokalt radiokommunikasjonssystem.
NO20045039A 2004-11-19 2004-11-19 Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem NO322007B1 (no)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20045039A NO322007B1 (no) 2004-11-19 2004-11-19 Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem
US11/097,382 US7818103B2 (en) 2004-11-19 2005-04-04 Test method and system for dynamic positioning systems
CA2582084A CA2582084C (en) 2004-11-19 2005-04-28 Test method and system for dynamic positioning systems
EP05742861A EP1812835A1 (en) 2004-11-19 2005-04-28 Test method and system for dynamic positioning systems
BRPI0517804-5A BRPI0517804A (pt) 2004-11-19 2005-04-28 método e sistema de teste para sistemas de posicionamento dinámico
CN200580037752A CN100580596C (zh) 2004-11-19 2005-04-28 动态定位***的测试方法和***
PCT/NO2005/000138 WO2006054898A1 (en) 2004-11-19 2005-04-28 Test method and system for dynamic positioning systems
AU2005307189A AU2005307189B2 (en) 2004-11-19 2005-04-28 Test method and system for dynamic positioning systems
KR1020077010661A KR101117008B1 (ko) 2004-11-19 2005-04-28 동적 위치설정 시스템에 대한 테스트 방법 및 시스템
JP2007542953A JP5064231B2 (ja) 2004-11-19 2005-04-28 動的位置決めシステム用の試験方法及びシステム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20045039A NO322007B1 (no) 2004-11-19 2004-11-19 Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20045039D0 NO20045039D0 (no) 2004-11-19
NO322007B1 true NO322007B1 (no) 2006-08-07

Family

ID=34967941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20045039A NO322007B1 (no) 2004-11-19 2004-11-19 Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7818103B2 (no)
EP (1) EP1812835A1 (no)
JP (1) JP5064231B2 (no)
KR (1) KR101117008B1 (no)
CN (1) CN100580596C (no)
AU (1) AU2005307189B2 (no)
BR (1) BRPI0517804A (no)
CA (1) CA2582084C (no)
NO (1) NO322007B1 (no)
WO (1) WO2006054898A1 (no)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8248984B2 (en) * 2007-06-20 2012-08-21 I Squared Llc System and method for interfacing devices
DE102010038552A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung zur Manipulation von Schnittstellensignalen
US8265812B2 (en) * 2010-11-24 2012-09-11 William M Pease System and method for a marine vessel autopilot
KR200477115Y1 (ko) * 2010-11-29 2015-05-07 대우조선해양 주식회사 해상 풍력 발전기 설치선의 오퍼레이션 제어장치 및 오퍼레이션 체어
JP5737969B2 (ja) * 2011-01-28 2015-06-17 三菱重工業株式会社 船舶の電力制御方法及び船舶電力制御システム
DE102011109157A1 (de) * 2011-08-01 2013-02-07 Horst Bredemeier Absetzen einer Last auf einer Absetzfläche auf See bei Wellengang
US8634305B2 (en) 2011-09-02 2014-01-21 Honeywell International Inc. Time triggered ethernet system testing means and method
NO334245B1 (no) 2012-03-22 2014-01-20 Kongsberg Maritime As Dynamisk lastkompensasjon
NO334364B1 (no) 2012-05-03 2014-02-17 Kongsberg Maritime As Prediktivt reguleringssystem.
US8838328B2 (en) * 2012-07-02 2014-09-16 Carmen Hardesty Automotive diagnostic system
NO335328B1 (no) * 2013-05-02 2014-11-17 Marine Cybernetics As Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy
KR102033531B1 (ko) * 2013-02-27 2019-11-08 대우조선해양 주식회사 Dps 교육용 시뮬레이션 시스템 및 그의 시뮬레이션 방법
WO2014170975A1 (ja) * 2013-04-17 2014-10-23 三菱電機株式会社 通信中継装置、通信中継方法及びプログラム
KR102160478B1 (ko) * 2013-09-06 2020-09-28 대우조선해양 주식회사 Dps의 성능 평가 시스템 및 방법
CN104461854B (zh) * 2013-09-12 2018-11-13 中国船舶工业综合技术经济研究院 一种舰船装备软件通用仿真测试平台
DE102013218814A1 (de) * 2013-09-19 2015-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines sicherheitskritischen Systems
US9195234B2 (en) 2013-11-21 2015-11-24 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. Dynamic positioning systems and methods
CN103744400B (zh) * 2014-01-13 2017-03-29 上海中远船务工程有限公司 基于dp3钻井船助益快速以太网***冗余支持方法
US9915925B2 (en) 2014-02-25 2018-03-13 Honeywell International Inc. Initiated test health management system and method
CN104290896A (zh) * 2014-06-25 2015-01-21 大连中远船务工程有限公司 钻井船三级动力定位螺旋桨布置***
CN104267606B (zh) * 2014-10-24 2016-08-17 大连海事大学 一种动力定位控制***硬件在环测试仿真器及其工作方法
KR101857217B1 (ko) * 2015-04-01 2018-05-14 주식회사 파나시아 선박의 동적 위치설정 제어시스템에 대한 검증시스템 및 방법
KR101706603B1 (ko) * 2015-04-01 2017-02-16 주식회사 파나시아 데이타 수집부를 갖는 선박의 동적 위치설정 제어시스템에 대한 검증시스템
CN108431712B (zh) * 2015-12-18 2021-08-27 Abb瑞士股份有限公司 用于操作载具的控制***
WO2017138164A1 (ja) * 2016-02-08 2017-08-17 三菱電機株式会社 コントローラおよび搬送システム
CN108680895B (zh) * 2018-03-21 2020-09-01 京信通信***(中国)有限公司 对定位***进行上量测试的方法及装置
CN109204735A (zh) * 2018-09-21 2019-01-15 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 登陆舰壁挂式航海作业设备
CN109239555B (zh) * 2018-10-15 2023-12-05 云南电网有限责任公司红河供电局 一种自动定向型变电站局放监测定位装置及方法
CN109752647A (zh) * 2018-12-20 2019-05-14 大连中远海运重工有限公司 海洋工程船dp3母排联络开关合排运行测试方法
CN109634151B (zh) * 2018-12-27 2024-03-22 中国舰船研究设计中心 一种自动调整船舶声学状态的方法
CN113189964A (zh) * 2021-04-27 2021-07-30 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种用于动力定位***故障模式响应测试的模型试验平台
KR102409409B1 (ko) * 2021-12-29 2022-06-15 한화시스템 주식회사 실시간 운영 체제를 활용하여 프로세서를 통합한 위성 시스템
CN114339993B (zh) * 2022-03-16 2022-06-28 北京瑞迪时空信息技术有限公司 基于天线距离约束的陆基定位方法、装置、设备和介质

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3148653A (en) * 1962-05-17 1964-09-15 Shell Oil Co Ship positioning
US3576977A (en) * 1968-08-26 1971-05-04 Shell Oil Co System and method for controlling the positioning system of a pipelaying vessel
US3715571A (en) * 1971-06-07 1973-02-06 Sperry Rand Corp Ship's turn rate control system
FR2153689A5 (no) * 1971-09-21 1973-05-04 France Etat
SU508713A1 (ru) 1973-04-11 1976-03-30 Предприятие П/Я В-8100 Стенд дл испытаний системы управ-лени судном по курсу на волнении
IT1009574B (it) 1974-01-21 1976-12-20 Saipem Spa Metodo perfezionato per il posizio namento di un natante in particola re di una nave di perforazione e relativi dispositvi
SU708312A1 (ru) 1977-07-05 1980-01-05 Предприятие П/Я Г-4372 Устройство дл функционального контрол системы автоматизированного управлени самовозвратными механизмами
US4769773A (en) * 1985-08-28 1988-09-06 Shell Offshore Inc. Vessel wave heading control apparatus
SU1298781A2 (ru) 1985-10-22 1987-03-23 Предприятие П/Я В-8662 Анализатор мореходных качеств судна
JPS62276991A (ja) * 1986-05-26 1987-12-01 Fuji Electric Co Ltd 計測制御システムにおけるテスト方法
JPH02220598A (ja) * 1989-02-21 1990-09-03 Fujitsu Ltd データ収集方式
US5023791A (en) 1990-02-12 1991-06-11 The Boeing Company Automated test apparatus for aircraft flight controls
US5260874A (en) 1990-09-05 1993-11-09 The Boeing Company Aircraft flight emulation test system
US5214582C1 (en) 1991-01-30 2001-06-26 Edge Diagnostic Systems Interactive diagnostic system for an automobile vehicle and method
US5523951A (en) 1991-09-06 1996-06-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy System and method for automatic ship steering
US5317542A (en) 1993-07-21 1994-05-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Ship's attitude data converter
US5541863A (en) 1994-09-30 1996-07-30 Rockwell International Virtual integrated software testbed for avionics
US6474252B1 (en) * 1994-11-14 2002-11-05 Amclyde Engineered Products, Inc. Apparatus for positioning a vessel
JP3435280B2 (ja) * 1996-03-07 2003-08-11 株式会社日立製作所 プラント計装制御装置の保守監視装置
US6298318B1 (en) 1998-07-01 2001-10-02 Ching-Fang Lin Real-time IMU signal emulation method for test of Guidance Navigation and Control systems
US6450112B1 (en) 1999-04-02 2002-09-17 Nautronix, Inc. Vessel control force allocation optimization
US6556956B1 (en) 2000-06-30 2003-04-29 General Electric Company Data acquisition unit for remote monitoring system and method for remote monitoring
US7037150B2 (en) * 2001-09-28 2006-05-02 Morvillo Robert A Method and apparatus for controlling a waterjet-driven marine vessel
US6505574B1 (en) 2001-09-05 2003-01-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Vertical motion compensation for a crane's load
US7027968B2 (en) 2002-01-18 2006-04-11 Conocophillips Company Method for simulating subsea mudlift drilling and well control operations
WO2003093913A1 (en) 2002-04-29 2003-11-13 Nti- Norwegian Technology Of Instruments As Wireless operated signal tester
US6799528B1 (en) * 2002-12-23 2004-10-05 Joannes Raymond Mari Bekker Portable dynamic positioning system with self-contained diesel hydraulic thrusters
US6848382B1 (en) * 2002-12-23 2005-02-01 Joannes Raymond Mari Bekker Portable dynamic positioning system with self-contained electric thrusters
NO318712B1 (no) 2002-12-30 2005-05-02 Marine Cybernetics As System og fremgangsmate for testing av et reguleringssystem i et fartoy
NO320692B1 (no) 2002-12-30 2006-01-16 Stiftelsen Det Norske Veritas Fremgangsmate og system for testing av datamaskinbaserte styre- og overvakningssystemer i et fartoy via en kommunikasjonskanal

Also Published As

Publication number Publication date
NO20045039D0 (no) 2004-11-19
CN100580596C (zh) 2010-01-13
JP2008521125A (ja) 2008-06-19
US20060111855A1 (en) 2006-05-25
EP1812835A1 (en) 2007-08-01
BRPI0517804A (pt) 2008-10-21
AU2005307189A1 (en) 2006-05-26
KR101117008B1 (ko) 2012-03-16
KR20070084165A (ko) 2007-08-24
US7818103B2 (en) 2010-10-19
JP5064231B2 (ja) 2012-10-31
AU2005307189B2 (en) 2010-08-05
CA2582084C (en) 2011-08-30
CA2582084A1 (en) 2006-05-26
CN101052928A (zh) 2007-10-10
WO2006054898A1 (en) 2006-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO322007B1 (no) Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem
EP1579281B1 (en) Apparatus and method for testing a control system of a marine vessel
EP1716043B1 (en) Method and system for testing a control system of a marine vessel
NO320841B1 (no) Fremgangsmate for testing av et kombinert dynamisk posisjonerings- og kraftreguleringssystem
JP2007522470A6 (ja) 船舶の制御システムを検査するための方法及びシステム
WO2014126477A1 (en) A test system and method for testing of the interworking of two or more control system software of a marine installation or vessel
AU2004241516B2 (en) A method and a simulator device for training a pilot of a vessel
NO318712B1 (no) System og fremgangsmate for testing av et reguleringssystem i et fartoy
KR20140103652A (ko) 동적 위치 제어 시스템 및 방법
Dęsoł Diagnostic Signals on Board Vessels with Dynamic Positioning System
KR20140097341A (ko) 선박용 기관의 지원 시스템
KR20180136289A (ko) 선박운항 유무선 모니터링 방법
Akyıldız et al. FAULT TOLERANT CONTROL OF THE ELECTRIC PROPULSION FOR AUTONOMOUS SURFACE VEHICLES

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees