具有波浪補(bǔ)償功能的電液提升控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對資源的需求越發(fā)增長，陸上資源的開采在不久的將來將會(huì)無法滿足日常生產(chǎn)需要。而占地球表面70％的海洋，蘊(yùn)藏著巨大的資源寶庫，對海洋資源的開發(fā)利用將成為解決未來資源匱乏的有效方法。另一方面，海洋在貨物運(yùn)輸上的價(jià)值在當(dāng)代依然享有無可替代的地位。而無論是對海洋資源的開采，還是對于海上運(yùn)輸，吊裝設(shè)備都是必不可少的，它被廣泛應(yīng)用于海洋平臺或船舶上，用于海洋設(shè)備的海上吊裝或海上運(yùn)輸貨物在港口的裝卸等。
　　然而

2、與陸上工況不同的是，受到海上風(fēng)浪的影響，進(jìn)行海上作業(yè)的船舶會(huì)隨風(fēng)浪起伏，導(dǎo)致所吊放的貨物極易撞擊甲板，嚴(yán)重時(shí)甚至毀壞貨物和造成人員傷亡，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何補(bǔ)償由于波浪引起的起伏，以保證吊放貨物時(shí)的平穩(wěn)安全，對海洋資源的開發(fā)利用具有非常重要的意義，從而有必要對吊放提升裝置的吊放過程和波浪補(bǔ)償問題進(jìn)行研究。
　　本論文以海上吊裝設(shè)備為研究對象，設(shè)計(jì)了一套模擬系統(tǒng)研究吊裝設(shè)備的波浪補(bǔ)償控制問題，其中，設(shè)計(jì)了六自由度并聯(lián)平臺作

3、為海洋工況的模擬平臺，模擬波浪運(yùn)動(dòng)；設(shè)計(jì)了基于閥控液壓馬達(dá)的電液提升系統(tǒng)模擬海上吊裝設(shè)備，并把電液提升系統(tǒng)固定在六自由度平臺之上，具體完成了模擬實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)與選型、模擬實(shí)驗(yàn)臺的建模與仿真、控制算法的設(shè)計(jì)與仿真和模擬平臺的軟硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析。
　　本論文的主要研究工作如下：
　　首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要完成對六自由度波浪模擬平臺和電液提升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)元件選型，并在UG軟件中完成了三維建模。
　　其次，完成了六

4、自由度波浪模擬平臺的位置反解，并在Matlab/Simulink中建立了相應(yīng)的仿真模型，在給定平臺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律下得到平臺各軸的位移曲線，進(jìn)而導(dǎo)入到UG中完成了運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了位置反解的正確性；完成了電液提升系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模和在AMESim中搭建了相應(yīng)的物理模型，提出了模糊自適應(yīng)PID的控制方法，并在Simulink中搭建了控制算法的仿真模型，再使用AMESim與Simulink的聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該控制算法的有效性。
　　然后，分別對六自

5、由度波浪模擬平臺與電液提升系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡選型以及旋轉(zhuǎn)編碼器的選型，以及基于MFC編寫的六自由度波浪模擬平臺控制程序與電液提升系統(tǒng)的控制程序。
　　最后，完成了波浪補(bǔ)償模擬系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了使用加速度信號進(jìn)行二次積分獲取位移信號的改進(jìn)方法，并分析了目前設(shè)計(jì)中存在的不足和提出了后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究的改進(jìn)建議。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，六自由度波浪模擬平臺能再現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對波