發(fā)布時間：2017-11-07 00:41

  本文關(guān)鍵詞：船舶甲板吊放設(shè)備升沉補償系統(tǒng)研究

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【摘要】：眾所周知,21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)。海洋領(lǐng)域的探索活動不斷推動著資源采集、海洋運輸和海洋工程設(shè)備的發(fā)展,海洋工程裝備技術(shù)的發(fā)展直接影響著經(jīng)濟發(fā)展與國家安全,海洋裝備的重要性越來越明顯。海洋裝備的海上作業(yè)能力是衡量各國海上能力的重要指標(biāo)。海上船舶在進行作業(yè)時,波浪升沉運動會對船舶產(chǎn)生很大影響,這會給作業(yè)帶來很多困難和安全隱患,此時需要升沉補償裝置完成輔助作業(yè)。通過升沉補償,可以增強海上作業(yè)的安全性和可靠性。本文設(shè)計了一種基于并聯(lián)結(jié)構(gòu)液壓缸組的主被動一體式升沉補償系統(tǒng),該系統(tǒng)具備被動式補償和半主動式補償兩種工作方式,可以根據(jù)不同工況進行切換;該系統(tǒng)也具備四倍增距結(jié)構(gòu),克服了在較惡劣海況下工作時波浪幅值過大不便補償?shù)膯栴}。同時,對該系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)主要參數(shù)進行了計算,為進一步的仿真分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對被動式補償工況進行了原理分析、動力學(xué)分析、數(shù)學(xué)建模和時域分析,分析結(jié)果表明:適當(dāng)增大系統(tǒng)阻尼比有利于提高系統(tǒng)補償率。在此基礎(chǔ)上提出了基于節(jié)流方法的阻尼校正方案,多組仿真結(jié)果對比表明,此改進方法可以有效地提高系統(tǒng)補償率;波浪頻率對補償效果影響很大,應(yīng)著重進行頻率特性分析;同時仿真結(jié)果也體現(xiàn)出被動式補償系統(tǒng)的局限性,補償率不高,需引入主動補償部分以提高補償率;在某些特殊海況條件下甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)補償,簡要分析了這種極端情況的原因和應(yīng)對措施。對本系統(tǒng)的半主動式補償工況進行了原理分析、動力學(xué)分析、數(shù)學(xué)建模和頻率特性分析,著重分析了系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比對系統(tǒng)的影響,結(jié)果表明適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比有利于校正控制系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)計出合適的控制方案。在此基礎(chǔ)上提出了速度和加速度反饋控制算法,即在控制系統(tǒng)原有的位置反饋基礎(chǔ)上結(jié)合速度和加速度反饋,通過調(diào)整速度反饋系數(shù)和加速度反饋系數(shù)來得到合適的固有頻率和阻尼比,以定量調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。利用伯德圖,對校正后的系統(tǒng)進行了頻率特性分析,分析結(jié)果表明:此校正方案可調(diào)整系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度至合適值,增大系統(tǒng)帶寬,使校正后系統(tǒng)具有較好的頻率性能指標(biāo)。為了充分驗證以上兩種改進方案的有效性,進行了基于Amesim-Adams的聯(lián)合仿真,簡述了聯(lián)合仿真的方法與步驟,并進行多組海況下的對比仿真。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的主被動一體式升沉補償系統(tǒng)及其改進方案能對波浪進行很好地補償,能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計要求,基于AMESim-Adams的聯(lián)合仿真方法能為升沉補償系統(tǒng)提供一個虛擬試驗平臺。在以上理論分析和仿真的基礎(chǔ)上,開展了縮比試驗樣機的研制工作。利用相似理論,對原型和模型進行了相似性分析,并在分析的基礎(chǔ)上計算出基于并聯(lián)結(jié)構(gòu)液壓缸組升沉補償試驗樣機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。完成了試驗樣機的總體方案設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計、下位機控制軟件系統(tǒng)開發(fā)和上位機軟件系統(tǒng)開發(fā),以及控制系統(tǒng)與機械系統(tǒng)的集成,為以后理論驗證、算法優(yōu)化和系統(tǒng)改進提供良好的試驗平臺。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.4

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本文編號：1150105