發(fā)布時間：2017-07-26 06:14

  本文關鍵詞：二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償控制技術研究

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【摘要】：隨著對海洋資源開發(fā)的不斷深入,海上作業(yè)日益頻繁。由于受到海浪的作用,海上船舶在進行物資的過駁補給時,會出現(xiàn)垂直方向上的升沉運動,對海上補給作業(yè)帶來很大的影響,甚至導致作業(yè)失敗。因此,有必要研究海浪升沉補償技術,以提高海上船舶間補給作業(yè)的安全性、平穩(wěn)性。本文以海上船舶間并靠補給作業(yè)為應用背景,進行垂直方向的主動式海浪補償控制技術研究,設計了一種基于二次元件的海浪升沉補償控制系統(tǒng),不僅具有一般主動式海浪補償方式抗干擾能力強、適應性好、補償精度高、補償性能穩(wěn)定等優(yōu)點,還可以通過在補給系統(tǒng)下放貨物時回收利用貨物的重力勢能改善傳統(tǒng)主動補償方式能源消耗大的問題,使得系統(tǒng)結構更為簡單、成本更低。首先,介紹并分析了主動型海浪升沉補償方式的速度補償工作原理,建立了二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償控制系統(tǒng)。然后,針對我國近海三級海況條件,對并靠補給作業(yè)系統(tǒng)的二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償控制進行了性能需求分析,據(jù)此對二次元件及液壓蓄能器進行了計算選型,討論了二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的各組成部分的數(shù)學建模,得到了二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的總體傳遞函數(shù)模型。研究了二次元件內(nèi)環(huán)斜盤角度控制,并根據(jù)二次元件本身特性設計了二次調(diào)節(jié)外環(huán)變結構PID速度控制器。采用模型參考自適應算法辨識系統(tǒng)負載,實現(xiàn)了變結構PID控制器的參數(shù)進行在線自適應調(diào)整。通過仿真研究,驗證了變結構PID雙閉環(huán)控制方法的有效性。針對補給系統(tǒng)的兩種工況的海浪補償效果仿真研究表明,系統(tǒng)能夠安全快速的按照設定速度將補給船上的貨物補給到被補給船上或是將被補給船上的貨物回收到補給船上。最后,進行了二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的實驗平臺實物搭建。采用力士樂WIN-PED 6.6軟件進行了系統(tǒng)的控制軟件和上位機監(jiān)控界面的開發(fā),結合試驗平臺進行了實際系統(tǒng)調(diào)試,實現(xiàn)了系統(tǒng)各功能模塊的數(shù)據(jù)采集及串口通信功能。
【關鍵詞】：海浪升沉補償 二次元件 變結構PID 負載辨識
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.8;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 海浪補償技術分類10-13
• 1.2.1 被動式海浪補償系統(tǒng)11
• 1.2.2 主動式海浪補償系統(tǒng)11-12
• 1.2.3 主被動復合補償系統(tǒng)12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究概況13-15
• 1.3.1 國外研究概況13-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究概況14-15
• 1.4 本文主要工作內(nèi)容15-18
• 1.4.1 論文研究內(nèi)容15-17
• 1.4.2 本文章節(jié)安排17-18
• 第2章 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)總體方案18-27
• 2.1 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的組成18-19
• 2.2 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償方式19-21
• 2.2.1 速度補償工作原理19-20
• 2.2.2 二次調(diào)節(jié)速度控制的工作原理20-21
• 2.3 二次元件及蓄能器選型21-26
• 2.3.1 補給系統(tǒng)性能需求分析21-22
• 2.3.2 二次元件選型22-25
• 2.3.3 蓄能器選型25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第3章 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的數(shù)學模型27-39
• 3.1 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的模型結構27-28
• 3.2 伺服閥建模28-30
• 3.3 四通閥控液壓缸建模30-34
• 3.3.1 四通閥流量線性化方程31
• 3.3.2 液壓缸流量連續(xù)方程31-33
• 3.3.3 液壓缸力平衡方程33
• 3.3.4 閥控液壓缸傳遞函數(shù)33-34
• 3.4 二次元件馬達本體建模34-35
• 3.5 卷揚機負載建模35-37
• 3.6 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的總體模型37-38
• 3.7 本章小結38-39
• 第4章 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的控制方法及仿真39-55
• 4.1 雙閉環(huán)復合控制器設計及仿真39-45
• 4.1.1 斜盤角度控制內(nèi)環(huán)設計40-42
• 4.1.2 二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉速控制外環(huán)設計42-43
• 4.1.3 變結構PID算法雙閉環(huán)控制器仿真分析43-45
• 4.2 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的負載辨識45-51
• 4.2.1 模型參考自適應原理45-46
• 4.2.2 波波夫超穩(wěn)定理論介紹46-47
• 4.2.3 模型參考自適應辨識算法設計47-48
• 4.2.4 模型參考自適應辨識算法仿真分析48-51
• 4.3 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的仿真分析51-53
• 4.3.1 自適應PID控制器控制效果仿真51-52
• 4.3.2 海浪升沉補償系統(tǒng)補給工況的仿真分析52-53
• 4.4 小結53-55
• 第5章 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)平臺的搭建與實驗55-66
• 5.1 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)實驗平臺的搭建55-59
• 5.1.1 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的組成55-57
• 5.1.2 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)的電氣連接57-59
• 5.2 二次調(diào)節(jié)海浪升沉補償系統(tǒng)軟件設計59-64
• 5.2.1 斜盤角度測量59
• 5.2.2 二次元件轉速測量59-62
• 5.2.3 上位機監(jiān)控軟件62-64
• 5.3 系統(tǒng)調(diào)試64
• 5.4 本章小結64-66
• 總結與展望66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單72-73
• 致謝73

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本文編號：575032