本文關鍵詞：船舶二自由度運動仿真平臺研究

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【摘要】：船舶在海上航行中,由于受到風、流、浪的影響,會發(fā)生搖蕩運動。船舶的搖蕩影響船舶動力裝置推進性能,增加船舶航行風險,削弱艦船武器的精確性等,因此船舶的搖蕩運動成為目前船舶運動控制研究的重點內(nèi)容,尤其是橫搖和縱搖,在軍用和民用方面都有著深遠意義。若采用海上實船試驗方式來對船舶搖蕩運動進行研究,成本高,周期長。因此,本論文以學�！按熬C合液壓推進試驗系統(tǒng)”項目為應用背景,設計了船舶橫搖和縱搖二自由度運動仿真平臺,為船舶在風浪中動力裝置推進和船用設備性能影響以及船舶運動控制研究打下基礎。 設計本平臺的功能是能模擬船舶在一定海況下的橫搖和縱搖運動,以及不同幅值和周期下的正弦波運動。本文首先對海浪基本理論進行介紹,研究海浪譜密度和Longuest-Higgins海浪波幅模型,以長峰波隨機海浪波傾角為橋梁,對船舶搖蕩受力分析,建立Conolly(康諾利)船舶橫縱搖運動模型。 文中第三章概括地對船舶運動仿真平臺進行了設計分析,包括：平臺機械結構分析,液壓傳動系統(tǒng)原理分析,液壓系統(tǒng)主要元件選型分析等。平臺控制系統(tǒng)是基于PLC的閉環(huán)PID控制,因此,需要對系統(tǒng)PID控制設計、PLC選型及硬件設計以及控制系統(tǒng)的電路設計進行分析。 為實現(xiàn)平臺的橫搖和縱搖運動,PLC控制系統(tǒng)程序設計顯得尤為重要。首先對平臺PLC控制系統(tǒng)進行硬件組態(tài),然后根據(jù)平臺要實現(xiàn)的功能采用模塊化編程,最后對平臺主要控制邏輯塊的設計和內(nèi)容進行詳細的分析。 最后,在設計開發(fā)出的船舶二自由度運動仿真平臺上進行實驗研究工作,主要從簡單正弦運動和實際海況下運動實驗兩個方面著手,對系統(tǒng)PID控制下的平臺實際運動曲線和設定運動曲線進行對比分析。結果表明,設計開發(fā)的船舶二自由度仿真平臺性能能夠達到當初設計要求,具有一定實際意義。
【關鍵詞】：二自由度 船舶仿真平臺 運動模型 PLC PID控制
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.9;U661
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題研究背景和意義11
• 1.2 船舶運動仿真平臺研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 國內(nèi)外船舶運動仿真平臺研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 船舶運動仿真平臺發(fā)展趨勢14
• 1.3 電液傳動與控制技術14-16
• 1.3.1 電液傳動與控制技術的發(fā)展14-15
• 1.3.2 電液傳動與控制技術的優(yōu)缺點15-16
• 1.4 PLC介紹16-17
• 1.4.1 PLC發(fā)展與特點概述16-17
• 1.4.2 PLC與計算機控制系統(tǒng)的比較17
• 1.5 課題研究內(nèi)容17-19
• 第二章 船舶二自由度運動模型19-32
• 2.1 海浪基本理論介紹19-22
• 2.1.1 隨機海浪19-20
• 2.1.2 海浪頻譜分析20-22
• 2.1.3 Longuest-Higgins海浪波幅模型22
• 2.2 有義波高與海況等級對應關系22-25
• 2.2.1 蒲福風級和海況介紹22-24
• 2.2.2 風級表與海況表對應處理24-25
• 2.3 船舶二自由度運動模型的建立25-32
• 2.3.1 長峰波隨機海浪波傾角模型25-26
• 2.3.2 船舶搖蕩坐標系的建立26-27
• 2.3.3 船舶橫搖運動數(shù)學模型的建立27-30
• 2.3.4 船舶縱搖運動數(shù)學模型的建立30-32
• 第三章 船舶仿真平臺液壓傳動系統(tǒng)設計分析32-42
• 3.1 船舶仿真平臺簡介32-33
• 3.1.1 平臺設計要求32-33
• 3.1.2 平臺機械結構分析33
• 3.2 船舶仿真平臺液壓傳動系統(tǒng)分析33-42
• 3.2.1 船舶仿真平臺液壓傳動系統(tǒng)原理34-35
• 3.2.2 閥控液壓缸系統(tǒng)設計35-37
• 3.2.3 液壓系統(tǒng)主要組成原件選型設計37-42
• 第四章 船舶仿真平臺控制系統(tǒng)總體設計42-51
• 4.1 控制系統(tǒng)框架42-43
• 4.2 系統(tǒng)PID控制設計43-45
• 4.2.1 PID控制原理概述43-44
• 4.2.2 PID控制在PLC中的實現(xiàn)44
• 4.2.3 PID控制器的參數(shù)整定44-45
• 4.2.4 數(shù)字PID采樣周期的選擇45
• 4.3 PLC選型及硬件特點45-49
• 4.3.1 PLC選型45-47
• 4.3.2 PLC硬件的特性與功能47-49
• 4.4 控制系統(tǒng)電路的設計49-51
• 4.4.1 PLC供電電路49-50
• 4.4.2 PLC電氣控制原理50-51
• 第五章 船舶仿真平臺控制系統(tǒng)程序設計51-74
• 5.1 STEP7編程概述51-52
• 5.1.1 STEP7編程軟件的功能51
• 5.1.2 STEP7的程序塊51-52
• 5.2 硬件組態(tài)52-55
• 5.2.1 系統(tǒng)組態(tài)52-53
• 5.2.2 CPU參數(shù)設置53-54
• 5.2.3 模塊的參數(shù)設置54-55
• 5.3 平臺控制系統(tǒng)程序設計55-74
• 5.3.1 平臺控制程序流程圖55-56
• 5.3.2 平臺PLC系統(tǒng)程序模塊56-58
• 5.3.3 系統(tǒng)初始化組織塊(OB100)58
• 5.3.4 常數(shù)設置功能塊(FC501)58-59
• 5.3.5 模擬量輸入傾角值轉換處理模塊(FC502)59-60
• 5.3.6 液壓功能控制塊(FB131)60-62
• 5.3.7 平臺仿真運動模式選擇模塊(FB140)62-67
• 5.3.8 橫搖PID控制模塊(FB58)67-71
• 5.3.9 傾角輸出控制值量程轉換模塊(FC106)71-74
• 第六章 船舶仿真平臺試驗研究74-82
• 6.1 平臺監(jiān)控操縱系統(tǒng)74-76
• 6.2 正弦運動實驗76-80
• 6.3 實際海況下運動實驗80-82
• 第七章 結論與展望82-84
• 參考文獻84-87
• 致謝87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱洪華;蔡建立;;不規(guī)則海浪的仿真[J];電腦知識與技術(學術交流);2007年13期

2 沈瑜;王筠;;基于PLC的FEST0電液比例控制實驗系統(tǒng)[J];電子機械工程;2007年05期

3 叢濱;;基于波能理論建立海浪模型的方法研究[J];硅谷;2010年05期

4 袁立鵬,趙克定,李海金;閥控液壓缸統(tǒng)一流量方程的分析研究[J];機床與液壓;2005年08期

5 任俊杰;李永霞;李媛;李紅星;;基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)PID控制器的實現(xiàn)[J];制造業(yè)自動化;2009年04期

6 曾海燕;;基于西門子PLC的結構化PID控制器設計與仿真[J];可編程控制器與工廠自動化;2011年01期

7 靳紅,鄭泓;PLC模塊化設計及應用[J];起重運輸機械;2003年05期

8 李家旺;王旭陽;葛彤;;Adaptive Robust Control for an Active Heave Compensation System[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2013年01期

9 段力學;;PID參數(shù)整定方法分類與概述[J];現(xiàn)代計算機(專業(yè)版);2012年07期

10 邱宏安;隨機海浪模型的建立及仿真分析[J];系統(tǒng)仿真學報;2000年03期

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本文編號：711213