【摘要】：海上作業(yè)船舶起重機(jī)由于受到風(fēng)浪和海浪的各種惡劣海況的影響，不可避免地產(chǎn)生顯著的平移、搖擺、上下升沉的影響。這不僅會影響深海船舶起重機(jī)作業(yè)的效率，而且會威脅到生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備和人員的安全性。目前，很多海上作業(yè)船已經(jīng)具備動力定位系統(tǒng)，使得船舶的橫蕩、縱蕩得到了一定程度上的控制，但對于船舶垂直方向上的升沉運(yùn)動仍很難控制，雖然我國對波浪補(bǔ)償領(lǐng)域展開了廣泛研究，但研究起步晚且成果并不顯著，尤其是在主動式升沉補(bǔ)償技術(shù)方面。由于升沉補(bǔ)償裝置存在時延問題，嚴(yán)重影響性能。為了補(bǔ)償系統(tǒng)的死區(qū)時間，本文通過對起重機(jī)升沉運(yùn)動進(jìn)行提前預(yù)測來消除時延現(xiàn)象，根據(jù)起重機(jī)升沉運(yùn)動歷史數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)未來極短時間的運(yùn)動，從而提前對起重機(jī)升沉運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償，這不僅能解決升沉補(bǔ)償過程中的時延現(xiàn)象還能提高起重機(jī)在海上作業(yè)的安全性、高效性，從而保證起重機(jī)在海上作業(yè)能實(shí)時安全的完成任務(wù)。因此，對起重機(jī)升沉運(yùn)動短期預(yù)測的研究具有重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本課題主要采用時間序列分析法、Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及SVR預(yù)測算法對起重機(jī)升沉運(yùn)動進(jìn)行預(yù)測，其中針對SVR參數(shù)尋優(yōu)的盲目性，本文采用粒子群對SVR進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。利用上述算法對某實(shí)驗(yàn)船舶起重機(jī)升沉運(yùn)動進(jìn)行仿真研究分析可得：時間序列AR預(yù)測模型對線性升沉運(yùn)動有較好的預(yù)測精度但隨著預(yù)測步數(shù)的增加存在滯后現(xiàn)象，并對非線性升沉運(yùn)動預(yù)測效果較差。而Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及PSO-SVR預(yù)測算法對起重機(jī)升沉運(yùn)動進(jìn)行預(yù)測都能取得較為滿意的預(yù)測效果。由于隨機(jī)波浪作用下起重機(jī)升沉運(yùn)動是非線性以及非平穩(wěn)的，本文在Elman和PSO-SVR基礎(chǔ)上引入小波多分辨分析對算法進(jìn)行優(yōu)化，并分別在Matlab上驗(yàn)證了該預(yù)測算法具有較高的預(yù)測精度以及穩(wěn)定性，并與Elman和PSO-SVR神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型對比，發(fā)現(xiàn)小波多尺度分析法提高了Elman和PSO-SVR預(yù)測算法的預(yù)測精度以及穩(wěn)定性，為后續(xù)升沉補(bǔ)償關(guān)鍵問題研究提供理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

然后利用升沉運(yùn)動檢測數(shù)據(jù)計(jì)算出起重機(jī)的升沉運(yùn)動輸入到起重機(jī)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)中去進(jìn)行補(bǔ)償。由于升沉補(bǔ)響應(yīng)存在時延問題，嚴(yán)重影響性能。為了補(bǔ)償系統(tǒng)的死進(jìn)行提前預(yù)測來消除時延現(xiàn)象，根據(jù)起重機(jī)升沉運(yùn)動歷動，從而提前對起重機(jī)升沉運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償。由于起重機(jī)直接影響起重機(jī)升沉補(bǔ)償?shù)膶?shí)時性及有效性，因此需對究。浪中的運(yùn)動起重機(jī)在海浪擾動下將產(chǎn)生振蕩運(yùn)動。如果把船舶作為（Heave）、偏航（Yaw）、橫傾（Pitch）、橫蕩（Sway）、六自由度的運(yùn)動姿態(tài)，如圖 2-1 所示。

圖 2-4 船舶升沉與縱傾產(chǎn)生總的升沉高度示意圖而起重機(jī)直接升沉信號和間接升沉信號都是通過運(yùn)動參考單元（MRU）傳感器采集 的補(bǔ)償器由于使用了固態(tài)傳感器，沒有活動部件，而且它的電子和機(jī)械結(jié)構(gòu)良好具有高度可靠性，能夠準(zhǔn)確測量六自由度信號，專門為海洋工程應(yīng)用。其中，間沉位移，可利用內(nèi)部的傾角傳感器進(jìn)行檢測，以由于縱傾產(chǎn)生的船舶升沉為例[252-5所示，記船舶重心位置為O，起重機(jī)的位置中心離同一水平線的交點(diǎn)為O ，O -O離為d ，傾角傳感器角度為 ，通過三角轉(zhuǎn)換公式可得間接升沉位移1 d tan 對位移進(jìn)行微分就能得到間接升沉運(yùn)動速度。而橫傾引起的間接升沉位移與縱傾同，通過由疊加原理，就能得到總的間接升沉位移高度。圖 2-5（a）為船舶縱傾，圖 2-5（b）為船舶縱傾引起的升沉高度原理圖，，圖 2-4 中總的升沉高度0 1
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.35

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙希人,彭秀艷,沈艷,謝美萍;艦船運(yùn)動極短期建模預(yù)報(bào)的研究現(xiàn)狀[J];船舶工程;2002年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 曾智剛;波浪運(yùn)動升沉補(bǔ)償液壓平臺關(guān)鍵問題試驗(yàn)研究[D];華南理工大學(xué);2010年

2 陳愛國;新型艦船過駁波浪補(bǔ)償系統(tǒng)關(guān)鍵性技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2011年

本文編號：2586856