高海況救生艇收放裝置主動(dòng)防擺控制研究.pdf

1、海上救生保障體系反映了一個(gè)國(guó)家海洋事業(yè)的綜合實(shí)力。作為救生設(shè)備的重要組成部分，工作艇收放裝置能否在當(dāng)前海況下正常運(yùn)行是影響救助船、工程船、軍輔船等各種船舶救生效率的關(guān)鍵因素，也是體現(xiàn)海上搜救水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。船用工作艇收放裝置防擺機(jī)構(gòu)是為了解決工作艇在收放作業(yè)過程中的安全性和高效性問題而采用的。它通過控制器調(diào)節(jié)液壓缸伸縮變化來控制吊臂各機(jī)構(gòu)進(jìn)行擺動(dòng)，緩沖吊點(diǎn)運(yùn)動(dòng)以牽制繩索的現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，保證工作艇在船體搖擺的過程中始終處于豎直狀態(tài)，最終達(dá)

2、到防擺的效果。
　　 本論文的主要目的是通過建立基于拉格朗日方程的在海浪擾動(dòng)下的負(fù)載擺動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，深入分析負(fù)載擺角變化的機(jī)理，通過建立基于機(jī)器人正逆向求解的吊臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，給出海浪影響下吊臂與負(fù)載之間相互作用的詳細(xì)分析，并在上述模型的基礎(chǔ)上闡明負(fù)載防擺的工作原理，最后加入適當(dāng)?shù)拈]環(huán)控制算法，以實(shí)現(xiàn)收放裝置對(duì)于其負(fù)載的主動(dòng)式防擺功能。本文研究重點(diǎn)在于如何根據(jù)合理的負(fù)載擺動(dòng)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)出具有最佳防擺效果的閉環(huán)控制器。通過本文的

3、分析可知，負(fù)載擺動(dòng)的非線性模型、海浪擾動(dòng)的規(guī)律以及吊臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型都是影響控制器參數(shù)設(shè)置的關(guān)鍵因素，是在進(jìn)行防擺控制器設(shè)計(jì)過程中必須考慮的問題。綜合研究上述理論，才能最終確定適合本系統(tǒng)的控制參數(shù)，為液壓防擺系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 本文首先介紹了船用工作艇收放裝置技術(shù)的發(fā)展概況及實(shí)船應(yīng)用情況，接著介紹了其減擺問題是如何提出的，關(guān)于吊重防擺課題的研究發(fā)展概況，以及收放裝置的未來發(fā)展趨勢(shì)等。其次，基于負(fù)載簡(jiǎn)化的思想，將工作艇

4、看作為一質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)拉格朗日方程從廣義能草角度出發(fā)，分析海浪運(yùn)動(dòng)規(guī)律及收放裝置系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)及受力情況，從而詳細(xì)給出了收放系統(tǒng)的三維動(dòng)力學(xué)模型以及液壓減擺裝置的數(shù)學(xué)模型，得到對(duì)本系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的精確描述。接著運(yùn)用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的正逆法對(duì)吊臂串聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，得出了吊臂末端在空間的位姿、機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)角等系統(tǒng)關(guān)鍵變量，這是設(shè)計(jì)控制器的基礎(chǔ)。最后，考察擺動(dòng)模型在開環(huán)情況下以及在加入自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制閉環(huán)控制器的情況下擺角的變化輸出，以及擺動(dòng)過程中負(fù)載在空間的