進(jìn)入21世紀(jì),海洋再度成為世界關(guān)注的焦點(diǎn),海洋的國(guó)家戰(zhàn)略地位空前提高。無論是海洋運(yùn)輸業(yè)中的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)還是海防裝備的裝載運(yùn)輸,都離不開海洋吊裝設(shè)備。由于海上環(huán)境瞬息萬變,起重船在作業(yè)時(shí)受到風(fēng)浪的影響會(huì)產(chǎn)生較大的俯仰、橫搖、艘搖的運(yùn)動(dòng),這不僅給吊裝系統(tǒng)的操作者帶來極大困難,也給海上吊裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更加嚴(yán)苛的要求。繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)相較于剛性驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有拆裝方便、質(zhì)量-負(fù)載比高等特點(diǎn),非常適合于吊裝作業(yè)。因此,本文擬提出一套繩索驅(qū)動(dòng)六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)用于海上吊裝作業(yè),該系統(tǒng)不僅可以補(bǔ)償船體受海浪擾動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)誤差的自動(dòng)補(bǔ)償和控制,同時(shí)具有較好的環(huán)境適應(yīng)能力,可有效降低吊裝作業(yè)難度,提高吊裝作業(yè)效率。針對(duì)繩索驅(qū)動(dòng)六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用背景,本文首先建立了上下平臺(tái)同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型,求解了系統(tǒng)雅克比矩陣和繩索張力。并基于Adams對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。隨后,本文分析了欠冗余繩索并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異性和工作空間的關(guān)系,求解了系統(tǒng)的靜態(tài)工作空間和動(dòng)力學(xué)工作空間。此后,本文研究了繩索驅(qū)動(dòng)六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的力旋量輸出能力,并基于此提出抗擾工作空間的概念。在結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)中,抗擾工作空間更具有實(shí)用性。在完成了對(duì)繩索驅(qū)動(dòng)六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工作空間的求解工作的基礎(chǔ)上,本文量化研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇對(duì)工作空間具體形狀和大小的影響,從雅克比矩陣條件數(shù)和系統(tǒng)固有頻率兩個(gè)角度分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇對(duì)系統(tǒng)性能的影響,并最終提出一套針對(duì)繩索六自由度吊裝系統(tǒng)的尺度綜合設(shè)計(jì)方法,在給出負(fù)載運(yùn)動(dòng)要求的前提下給出繩索驅(qū)動(dòng)六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)方案。最后,本文研究了欠約束繩索并聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制問題,在考慮繩索彈性的基礎(chǔ)上建立了交流伺服提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,并基于此分析了欠約束繩索并聯(lián)系統(tǒng)的控制特性。針對(duì)繩索驅(qū)動(dòng)六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的非線性、低剛度、低阻尼和欠約束的控制特點(diǎn),本文提出一種基于計(jì)算張力前饋的鉸點(diǎn)空間控制策略,并結(jié)合課題應(yīng)用背景,基于Simulink和Adams聯(lián)合仿真研究了該控制策略下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和正弦響應(yīng),最終通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的有效性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH112;U674.7
【部分圖文】：

圖 1-1 “藍(lán)鯨”號(hào) 7500 噸起吊船 圖 1-2 “德和”號(hào) 5000 噸起重船在傳統(tǒng)的起重設(shè)備中，設(shè)備基座安裝于陸地等堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上，設(shè)備穩(wěn)定性容得到保證。但是，由于海上環(huán)境瞬息萬變，起重船在作業(yè)時(shí)受到風(fēng)浪的影響會(huì)產(chǎn)較大的俯仰、橫搖、艘搖的運(yùn)動(dòng)，這不僅給吊裝系統(tǒng)的操作者帶來極大困難，也海上吊裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更加嚴(yán)苛的要求。尤其是在兩船之間的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)，

圖 1-1 “藍(lán)鯨”號(hào) 7500 噸起吊船 圖 1-2 “德和”號(hào) 5000 噸起重船在傳統(tǒng)的起重設(shè)備中，設(shè)備基座安裝于陸地等堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上，設(shè)備穩(wěn)定性容得到保證。但是，由于海上環(huán)境瞬息萬變，起重船在作業(yè)時(shí)受到風(fēng)浪的影響會(huì)產(chǎn)較大的俯仰、橫搖、艘搖的運(yùn)動(dòng)，這不僅給吊裝系統(tǒng)的操作者帶來極大困難，也海上吊裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更加嚴(yán)苛的要求。尤其是在兩船之間的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)，

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本文編號(hào)：2886226