岸基船用LNG裝卸臂機(jī)構(gòu)分析與控制研究.pdf

1、岸基船用LNG裝卸臂是長(zhǎng)江LNG碼頭的關(guān)鍵裝卸設(shè)備，在LNG輸送過(guò)程中，裝卸臂跟隨船只始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其機(jī)構(gòu)控制的穩(wěn)定性對(duì)LNG否安全輸送有著重要的影響。本文在某公司岸基船用七桿LNG裝卸臂的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其機(jī)構(gòu)構(gòu)型和運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行研究，提出新型LNG機(jī)械臂力/位置跟蹤控制方案，提高了系統(tǒng)使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。論文主要工作如下：
　　首先，對(duì)所研究的七桿LNG裝卸臂機(jī)構(gòu)的構(gòu)型進(jìn)行研究。采用一般化設(shè)計(jì)方法對(duì)裝卸臂的構(gòu)型進(jìn)行深入分

2、析，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)構(gòu)的連桿類配、縮桿類配、縮桿鄰接矩陣進(jìn)行研究，最終得出七桿LNG裝卸臂機(jī)構(gòu)的通用類型、拓展機(jī)構(gòu)，對(duì)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新有重要意義。
　　其次，對(duì)裝卸臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析研究。針對(duì)七桿LNG裝卸執(zhí)行端位置和速度、臂架轉(zhuǎn)角和液壓缸行程建立數(shù)學(xué)模型，得出其速度雅克比矩陣，在此基礎(chǔ)上對(duì)運(yùn)動(dòng)的奇異性和滿足非奇異條件進(jìn)行分析，獲得在滿足可動(dòng)性條件下裝卸臂的各個(gè)初始桿長(zhǎng)參數(shù)，最后對(duì)裝卸臂的工作空間區(qū)域進(jìn)行分析。
　　然后，針對(duì)LNG

3、裝卸臂的運(yùn)動(dòng)要求，提出LNG裝卸臂的控制策略。首先建立LNG裝卸臂液壓系統(tǒng)模型，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)節(jié)控制臂架位姿和被動(dòng)跟隨的浮動(dòng)功能。然后建立裝卸臂動(dòng)力學(xué)模型和PD位置控制模型，為裝卸臂的運(yùn)動(dòng)和聯(lián)合仿真奠定基礎(chǔ)。
　　最后，建立LNG裝卸臂虛擬樣機(jī)，對(duì)控制方案進(jìn)行驗(yàn)證。在ADAMS中模擬末端實(shí)際的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得出輸入端的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和各個(gè)關(guān)節(jié)的鉸點(diǎn)載荷。并在MATLAB中建立LNG裝卸臂控制系統(tǒng)模型，通過(guò)與AD