【摘要】：在海洋工程等領(lǐng)域的模型實驗中,造波機(jī)作為產(chǎn)生波浪的重要儀器,旨在準(zhǔn)確地模擬海浪,人類對造波機(jī)的研究、造波理論的研究有著非常重要的意義。然而,與真實海洋環(huán)境相比,實驗室多在水槽或者水池等封閉的環(huán)境內(nèi)模擬海浪,存在二次反射問題,即造波板推出入射波,入射波遇到水槽壁或者結(jié)構(gòu)物反射,反射波遇到造波板再次反射,此時產(chǎn)生二次反射波,之后多次反射,波浪環(huán)境已經(jīng)被破壞,不光有目標(biāo)波浪,還有多次反射波的干擾,這種情況下測得的實驗數(shù)據(jù)必然是不準(zhǔn)確的。因此,消除二次反射波具有非常重要的意義。為消除造波機(jī)與結(jié)構(gòu)物間的二次反射波影響,可利用造波機(jī)在產(chǎn)生目標(biāo)波的同時產(chǎn)生補(bǔ)償波來消除二次反射波,該方法稱為造波機(jī)主動吸收技術(shù)。本文首先介紹了造波理論、主動吸收理論、造波機(jī)的歷史發(fā)展,介紹了推板式造波機(jī)主動吸收控制方程,推導(dǎo)了單頻率的規(guī)則波的主動吸收控制方程;不規(guī)則波可以看作由多個頻率的波疊加而成,使得其吸收控制方程不能在時域內(nèi)求解,因此選擇在頻域內(nèi)對其分析,將時域內(nèi)的控制方程變換為頻域下的控制方程,但是由于無法求出頻域傳遞函數(shù)的解析解,只有數(shù)值解,不能用于主動吸收控制,因此采用濾波器擬合頻域下的控制方程,代替其實現(xiàn)時域下的主動吸收控制。傳統(tǒng)方式是采用全頻域內(nèi)的優(yōu)化計算方法,而波浪頻率主要分布在[0.5,2]Hz,并且單一波譜情況下根據(jù)其主頻分布,波譜覆蓋的頻率范圍更小,基本屬于窄帶譜范圍,全頻域優(yōu)化計算不僅復(fù)雜而且繁瑣,涉及到頻率域內(nèi)的所有傳遞函數(shù)校正。且當(dāng)水深變化后仍需做同樣的工作。本文采用最小均方自適應(yīng)(LMS)算法,可根據(jù)時域數(shù)據(jù)并針對該數(shù)據(jù)本身頻率范圍計算控制參數(shù),將LMS算法計算得到的傳遞函數(shù)擬合值與理論值作對比,經(jīng)過誤差分析,得出誤差最小的抽頭權(quán)值,然后導(dǎo)入有限長沖激響應(yīng)濾波器中。通過Simulink模型仿真驗證該方法所得控制參數(shù)在二維水槽中的主動吸收效果,不規(guī)則波仿真實驗的結(jié)果顯示該方法能夠明顯吸收二次反射波,該方法可極大提升效率和穩(wěn)定性。本項目搭建了一套基于苞米勒控制下的主動吸收式造波機(jī)實驗平臺。上位機(jī)是一臺工控機(jī),上位機(jī)控制軟件基于MFC開發(fā),下位機(jī)包括苞米勒PLC02、伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī),下位機(jī)控制軟件基于ProprogⅢ開發(fā)。工程項目在ProMaster中搭建控制,上下位機(jī)基于EtherCAT通信。此外為提高實驗精度,本文對控制系統(tǒng)進(jìn)行了延時補(bǔ)償,平滑濾波、水動力傳遞函數(shù)修正等改進(jìn)。最后,將基于LMS的主動吸收算法理論通過實驗平臺驗證算法的有效性,實驗表明窄帶譜范圍內(nèi),基于LMS算法的主動吸收控制系統(tǒng)吸收效果良好。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH766.22

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 陽志文;柳淑學(xué);李金宣;孫忠濱;;波浪傳播的數(shù)值模擬與物理模擬耦合模型[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2011年03期

2 單春榮;劉艷強(qiáng);郇極;;工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線EtherCAT及驅(qū)動程序設(shè)計[J];制造業(yè)自動化;2007年11期

3 柳淑學(xué),吳斌,李木國,王靜;無反射不規(guī)則波造波機(jī)系統(tǒng)的研究[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2003年05期

4 陳漢寶,鄭寶友;水槽造波機(jī)參數(shù)確定及無反射技術(shù)研究[J];水道港口;2002年02期

5 邱大洪;海岸和近海工程學(xué)科中的科學(xué)技術(shù)問題[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2000年06期

6 王永學(xué);無反射造波數(shù)值波浪水槽[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);1994年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊洪齊;造波機(jī)主動吸收技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2016年

，

本文編號：2603822