上部组块提升系统液压提升器同步控制研究

论文摘要

本课题来源于国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”中的“大吨位上部组块提升系统研究”外协子课题。以荔湾3-1气田工程海洋平台上部组块提升系统为研究对象,将液压提升器整体提升技术应用于大吨位上部组块的提升工程。其中,液压提升器集群位置同步控制精度是决定提升成败的关键因素。为进一步提高各吊点的同步精度,本文针对提升器集群的同步控制问题进行如下研究：（1）课题中进行了大吨位上部组块提升系统样机模型试验。试验验证了液压整体提升技术应用于上部组块提升系统的可行性,得出了试验模型的整体提升速度以及各吊点的同步控制精度等参数；（2）文中运用机电液联合仿真的方法,对液压提升器集群位置同步控制进行研究。应用运动学仿真软件ADAMS建立液压提升器虚拟样机模型,应用MATLAB/Simulink建立提升器液压系统模型及控制系统模型。最终运用机电液联合仿真技术,建立上部组块提升系统仿真模型。通过对样机模型试验的上况进行仿真模拟,将仿真数据与试验数据相比较,验证了仿真模型的正确性；（3）课题将交叉耦合同步控制方法应用于大吨位上部组块提升系统当中,并对交叉耦合以及提升系统本身的主从同步控制方法进行了理论计算和仿真分析,比较两种方法,得出交叉耦合控制能实现更好的同步精度。设置不同的交叉耦合放大系数进行仿真试验,分析仿真结果,归纳出交叉耦合控制器放大系数的选取方法；（4）为研究提升过程中载荷对提升系统同步控制精度的影响,设置不同载荷大小以及偏载程度的工况进行仿真试验。最终,得出载荷大小以及偏载程度与同步精度之间的关系曲线,为控制上部组块提升系统的同步精度提供参考方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 大型构件整体提升技术概述
• 1.2 液压提升器整体提升技术概述
• 1.2.1 技术特点
• 1.2.2 国内外发展概况
• 1.2.3 集群位置同步控制介绍
• 1.3 选题背景和意义
• 1.4 论文的主要工作内容
• 2 上部组块提升系统样机模型试验
• 2.1 液压提升器简介
• 2.1.1 机械结构介绍
• 2.1.2 提升原理介绍
• 2.2 计算机网络控制系统简介
• 2.2.1 系统组成
• 2.2.2 系统功能
• 2.3 试验概况
• 2.3.1 试验目的
• 2.3.2 试验样机
• 2.3.3 数据采集仪器
• 2.4 试验及数据分析
• 2.4.1 试验工况
• 2.4.2 试验数据分析
• 2.5 本章小结
• 3 液压提升器虚拟样机建模
• 3.1 建立液压提升器三维实体模型
• 3.2 建立液压提升器动力学模型
• 3.2.1 轴套力方法建立钢绞线模型
• 3.2.2 添加约束副
• 3.2.3 添加接触力
• 3.3 上部组块提升系统虚拟样机模型
• 3.4 本章小结
• 4 机电液联合仿真的实现
• 4.1 液压提升器仿真模型的建立
• 4.1.1 液压系统建模
• 4.1.2 液压系统变参数仿真模型的建立
• 4.1.3 PID参数的调节
• 4.2 液压提升器控制系统模型的建立
• 4.3 机电液仿真模型的联合
• 4.4 液压提升器机电液联合仿真
• 4.4.1 单液压提升器提升动作仿真
• 4.4.2 上部组块提升系统仿真试验
• 4.5 本章小结
• 5 液压提升器位置同步控制研究
• 5.1 位置同步控制方法研究
• 5.1.1 主从同步控制
• 5.1.2 交叉耦合同步控制
• 5.2 仿真研究及结果分析
• 5.2.1 同步控制方法仿真对比分析
• 5.2.2 载荷对同步性影响仿真分析
• 5.2.3 交叉耦合控制仿真分析
• 5.3 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 附录A 钢绞线建模宏命令
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢