本文關鍵詞：船用起重機吊重系統(tǒng)動力學分析與消擺控制研究

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【摘要】：隨著我國海洋強國戰(zhàn)略等涉海戰(zhàn)略的實施,海洋資源的開發(fā)和利用必然會成為未來能源戰(zhàn)略的焦點。船用起重機是一種固定在甲板上的回轉式液壓起重機,主要用來進行船舶與船舶之間、船舶與港口之間的貨物駁運,此外,船用起重機在軍事艦艇的物資補給方面也發(fā)揮著至關重要的作用。然而,船用起重機在工作過程中由于受到風、浪、流等外部環(huán)境和自身操縱的影響,起重機吊重會產生擺動,從而影響船用起重機工作的高效性和安全性。因此,需要對船用起重機吊重系統(tǒng)的動態(tài)特性進行分析,并對吊重的擺動進行控制以進行消擺,這對船用起重機作業(yè)的安全高效具有非常重要的意義。本文以船用起重機在海上作業(yè)為背景,首先對海洋波面的運動進行了研究,并建立了海上規(guī)則波的波面運動方程。進而將吊重系統(tǒng)的外部激勵設定為規(guī)則波,并運用拉格朗日法建立了吊重系統(tǒng)動力學方程,在Matlab中運用數值仿真分析方法分析了不同繩長、不同激勵頻率、不同起吊速度下吊重系統(tǒng)的動力響應,并且做出了吊重在空間的運動軌跡圖。通過Solidworks和ADAMS軟件進行聯(lián)合建模,并在ADAMS模型中進行了吊臂柔性化,鋼絲繩建模等工作,最終搭建了船用起重機虛擬樣機模型�；谠撎摂M樣機模型,分別分析了在不同激勵條件,不同激勵頻率下的吊重系統(tǒng)動力響應,并且做出了吊重在空間的運動軌跡圖。隨后,為了能夠實現(xiàn)吊重系統(tǒng)消擺,本文在建立的船用起重機虛擬樣機模型的基礎上,運用PID控制理論,分別設計了控制起重機回轉和變幅運動的PID控制器。利用試湊法調節(jié)PID控制器的參數,最終達到了較好的消擺控制效果。
【關鍵詞】：船用起重機 吊重系統(tǒng) ADAMS 消擺控制 PID
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.43
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景和意義9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 吊重系統(tǒng)模型研究10-11
• 1.2.2 吊重系統(tǒng)動力學研究11-13
• 1.2.3 吊重消擺控制研究13-14
• 1.3 本文主要研究內容14-16
• 第二章 船用起重機吊重系統(tǒng)動力學建模與分析16-29
• 2.1 船舶在海浪上的運動16-18
• 2.1.1 海浪運動16-17
• 2.1.2 船舶在海上的運動17-18
• 2.2 船用起重機吊重系統(tǒng)數學建模18-21
• 2.4 吊重系統(tǒng)動力響應仿真分析21-28
• 2.4.1 吊點P的運動21
• 2.4.2 吊重數值仿真模型搭建21-22
• 2.4.3 吊重系統(tǒng)動力響應數值分析22-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第三章 基于ADAMS船用起重機虛擬樣機建模29-50
• 3.1 ADAMS軟件介紹29-31
• 3.2 船用起重機實驗臺虛擬樣機建模31-38
• 3.2.1 船舶二自由度仿真平臺模型建立31-32
• 3.2.2 起重機模型建立32-36
• 3.2.3 船用起重機吊重系統(tǒng)剛柔耦合虛擬樣機模型36-38
• 3.3 吊重系統(tǒng)空間擺動特性仿真分析38-50
• 3.3.1 不同外部激勵下吊重系統(tǒng)響應39-45
• 3.3.2 不同激勵頻率下吊重系統(tǒng)響應45-47
• 3.3.3 吊重擺動投影仿真分析47-50
• 第四章 船用起重機吊重系統(tǒng)消擺控制50-61
• 4.1 PID控制簡介50-54
• 4.1.1 PID控制基本原理50-52
• 4.1.2 PID控制器參數整定方法52-54
• 4.2 吊重消擺PID控制系統(tǒng)分析與建立54-59
• 4.2.1 吊重消擺PID控制系統(tǒng)原理分析54-55
• 4.2.3 吊重消擺PID控制系統(tǒng)建立55-59
• 4.3 控制效果及評價59-61
• 第五章 總結與展望61-63
• 5.1 工作總結61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻63-66
• 附錄66-68
• 致謝68

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