動基座條件下防擺技術(shù)研究.pdf

1、本課題來源于船用起重機(jī)防擺技術(shù)研究，在海洋作業(yè)中，船用起重機(jī)在波浪的作用下會使吊重大幅擺動，這會使海上作業(yè)被迫停止，甚至發(fā)生重大的海上事故。因此，船用起重機(jī)的防擺問題越來越受到人們的關(guān)注。本文根據(jù)拉格朗日方程建立了船用起重機(jī)吊重擺動的動力學(xué)模型，并在無任何防擺措施下對吊重的搖擺情況進(jìn)行分析，得到的結(jié)論是船用起重機(jī)吊繩的長度和輪船橫、縱搖運(yùn)動的頻率對船用起重機(jī)吊重系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)有很大的影響，這為船用起重機(jī)的防擺手段提供了重要依據(jù)。針對輪船

2、的橫搖、縱搖運(yùn)動所導(dǎo)致的吊重晃動問題，解決的方法是在船用起重機(jī)結(jié)構(gòu)上改進(jìn)行改進(jìn)，即在起重機(jī)吊臂上增加兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來補(bǔ)償輪船的橫搖和縱搖運(yùn)動所導(dǎo)致的起重機(jī)端頭的晃動。本文在齊次坐標(biāo)變換理論和機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)知識基礎(chǔ)上，結(jié)合船用起重機(jī)的工作特點來解決吊重系統(tǒng)的防擺動問題?；诖闷鹬貦C(jī)的運(yùn)動學(xué)模型是在船舶搖擺情況下建立的，本文運(yùn)用機(jī)器人學(xué)中廣泛利用的D-H方法在動基座條件下建立了運(yùn)動學(xué)模型，不僅拓寬了D-H方法運(yùn)用范圍，而且簡化了

3、船用起重機(jī)的運(yùn)動學(xué)模型。通過對運(yùn)動學(xué)方程的求解和船用起重機(jī)的運(yùn)動特點建立了數(shù)學(xué)算法，該算法是利用起重機(jī)關(guān)節(jié)變量的變化使起重機(jī)在工作狀態(tài)時保證起重機(jī)末端位置始終保持對參考坐標(biāo)系的X方向和Y軸方向上的相對靜止，最終達(dá)到起重機(jī)的防擺要求。
　　 求解關(guān)節(jié)變量是文章核心內(nèi)容之一，靈活利用運(yùn)動學(xué)模型中矩陣變換和D-H方法，是求解關(guān)節(jié)變量的主要手段。文中將矩陣轉(zhuǎn)換后的結(jié)果轉(zhuǎn)化為關(guān)于關(guān)節(jié)變量的非線性方程組，結(jié)合船用起重機(jī)液壓缸驅(qū)動關(guān)節(jié)實際情況