深海潛標上層剖面測量平臺動力學分析與仿真
本文關鍵詞: 剖面測量系統(tǒng) 升降平臺 靜力學分析 動力學分析 動力學仿真 出處:《國家海洋技術中心》2017年碩士論文 論文類型:學位論文
【摘要】:海洋環(huán)境立體監(jiān)測技術是海洋科學和技術的重要組成部分,而深海剖面測量系統(tǒng)是構成立體監(jiān)測必不可少的一環(huán)。剖面測量系統(tǒng)通過搭載在主浮體上的水下絞車控制升降平臺的上下運動,利用平臺上的水文測量儀器實現(xiàn)對海水剖面的定點測量。通過升降速度和數(shù)據(jù)采集的頻率,實現(xiàn)不同分辨率的測量。當平臺運動到水面,將通過北斗模塊將數(shù)據(jù)傳回岸邊基站。本文首先介紹了目前國內外相關的海洋剖面監(jiān)測技術,分析了剖面測量系統(tǒng)的基本功能和組成部分。同時介紹了幾種典型的剖面測量系統(tǒng),分析其各自不同的適用環(huán)境和工作條件。綜合比較各自發(fā)展現(xiàn)狀與差別,提出了本文研究意義。同時介紹了升降平臺在系統(tǒng)中的重要性和價值,進一步確定了主要研究目的,并提出了本文研究工作的技術路線和研究內容。在對升降平臺相關研究中,本文首先對整個系統(tǒng)的組成和重要部分進行說明,根據(jù)各個組成部分的特點開展了靜力學分析。同時重點分析了升降平臺、系纜繩、主浮體的相關靜力學姿態(tài)和受力。然后對運動下的升降平臺、系纜繩、主浮體開展了動力學分析。并根據(jù)設定的不同海況,結合實際工作流程,確定不同的受力階段,再給出了相應的整體動力學方程。之后,本文給出方程求解所需的初始條件、邊界條件、計算方法以及步驟。通過相關的力學分析模型的建立和求解方法的介紹,展開了靜力學仿真、電機運動仿真和動力學仿真。給出了系統(tǒng)在靜止狀態(tài)下系統(tǒng)姿態(tài)、主浮體位置和關鍵節(jié)點的受力;給出了為滿足平臺正常工作傾角范圍內電機的合適轉速與建議;給出了電機運動下系統(tǒng)上層的運動姿態(tài)與受力。最后在國家海洋技術中心動力環(huán)境實驗室依據(jù)特定工況進行了電機運動控制平臺模型的實驗,驗證了在相應的電機轉速下平臺傾斜角與仿真是吻合的,驗證了動力學仿真的相應結果正確性。
[Abstract]:Stereoscopic monitoring of the marine environment is an important component of marine science and technology, The deep-sea profile measurement system is an indispensable part of stereoscopic monitoring. The profile measurement system controls the up-and-down movement of the lifting platform through an underwater winch mounted on the main floating body. The fixed-point measurement of sea water profile is realized by using the hydrological measuring instrument on the platform. The measurement of different resolutions is realized by the lifting speed and the frequency of data acquisition. When the platform moves to the water surface, The data will be transmitted back to the base station through the Beidou module. Firstly, this paper introduces the relevant ocean profile monitoring technology at home and abroad. This paper analyzes the basic functions and components of the profile measurement system, introduces several typical profile measurement systems, analyzes their different applicable environments and working conditions, and comprehensively compares their development status and differences. At the same time, the importance and value of the lifting platform in the system are introduced, the main research purposes are further determined, and the technical route and research contents of the research work in this paper are put forward. In this paper, the composition and important parts of the whole system are explained, and the statics analysis is carried out according to the characteristics of each component. At the same time, the lifting platform and mooring cable are analyzed emphatically. Then the dynamic analysis of lifting platform, mooring rope and main floating body under motion is carried out. According to different sea conditions, combined with actual work flow, different stress stages are determined. After that, the initial conditions, boundary conditions, calculation methods and steps for solving the equations are given. The static simulation, motor motion simulation and dynamics simulation are carried out. The system attitude, the position of the main floating body and the force of the key nodes are given in the static state. In order to satisfy the normal working angle range of the platform, the proper speed and suggestion of the motor are given. The motion attitude and force of the upper layer of the system under the motor motion are given. Finally, the model of the motor motion control platform is carried out in the dynamic environment laboratory of the National Marine Technology Center according to the specific working conditions. It is verified that the tilt angle of the platform is consistent with the simulation under the corresponding motor rotation speed, and the correctness of the corresponding results of the dynamic simulation is verified.
【學位授予單位】:國家海洋技術中心
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2017
【分類號】:P715
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,本文編號:1545974
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