减摇鳍减横摇系统设计

论文摘要

在船舶运动控制领域中如何更好的减小船舶横摇是一个非常重要的研究课题。船舶减摇鳍作为一种主动式减摇装置被广泛应用于船舶工程中。现代船舶能够不断增长使用寿命，提高其耐波性，这与减摇鳍技术的不断发展提高有着密不可分的关系。减摇鳍在船舶上的应用，可以为乘船人员提供一个非常舒适良好的生活空间，能有效改善船用设备的工况。特别是在军用舰船领域方面的应用，减摇鳍能够使舰船在更加恶劣的海况中航行并有效提高舰船的战斗能力。本文对减摇鳍的控制系统、电液随动系统和鳍三大组成部分及关键零部件进行了功能特性分析。提出了减摇鳍系统设计的技术指标和要求。根据减摇鳍系统的设计指标和要求，对减摇鳍系统的控制系统、电液随动系统和鳍进行了详细的功能设计和结构设计。论文分别对所设计的鳍、电液系统、船舶横摇运动、海浪干扰和控制系统进行了建模分析，仿真分析验证了每个设计部分的可行性，验证其满足了船舶减摇的需求，可以达到很好的减摇效果。论文采用台架试验环境对减摇鳍系统的静态、动态参数的测试试验；采用无源加载系统对机械组合体的转鳍力矩进行试验验证。对液压随动系统各项技术指标进行考核。本文通过结合理论分析和工程应用试验，验证了本减摇鳍设计方法是合理可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要工作及结构安排
• 第2章 减摇鳍系统功能特性分析
• 2.1 控制系统功能特性分析
• 2.1.1 角速度传感器
• 2.1.2 微机控制模块
• 2.1.3 模数转换模块
• 2.1.4 综合控制模块
• 2.2 电液随动系统功能特性分析
• 2.2.1 综合复示模块
• 2.2.2 功放限位模块
• 2.2.3 控制转换模块
• 2.2.4 液压控制装置及机械组合体
• 2.3 鳍功能特性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 船舶减摇鳍系统硬件设计
• 3.1 收放式减摇鳍主要技术、性能指标
• 3.2 控制单元选择与设计
• 3.2.1 角速度传感器选型设计
• 3.2.2 微机控制模块设计
• 3.2.3 浪级灵敏度调节器设计
• 3.2.4 系统控制触摸式设计
• 3.2.5 操作按钮设计
• 3.3 鳍角复示板的设计
• 3.4 随动控制箱设计
• 3.4.1 综合复示模块设计
• 3.4.2 功放限位模块设计
• 3.4.3 控制转换模块设计
• 3.4.4 操纵控制按钮设计
• 3.4.5 鳍角传感器功能设计
• 3.4.6 启动器功能设计
• 3.5 液压控制装置设计
• 3.5.1 动力机构的最大输出力
• 3.5.2 液压动力机构的最大速度
• 3.5.3 负载轨迹
• 3.5.4 液压缸的选型计算
• 3.5.5 泵的选型计算
• 3.5.6 电动机的选型计算
• 3.5.7 收放鳍液压缸的选型计算
• 3.6 机械组合体的设计
• 3.6.1 鳍轴的设计
• 3.6.2 轴承的选型设计
• 3.6.3 十字轴组功能设计
• 3.6.4 鳍箱结构特性设计
• 3.6.5 摇臂与止动器功能设计
• 3.6.6 鳍轴与鳍的配合
• 3.6.7 密封设计
• 3.7 鳍设计
• 3.8 收、放鳍安全措施设计
• 3.9 本章小结
• 第4章 减摇鳍系统建模分析与性能验证
• 4.1 随机海浪扰动及船舶横摇运动建模分析
• 4.1.1 随机海浪扰动建模分析
• 4.1.2 船舶横摇运动建模分析
• 4.2 鳍建模分析
• 4.3 随动系统建模分析
• 4.3.1 液压控制系统建模分析
• 4.3.2 液压控制系统动力机构建模
• 4.3.3 液压系统建模
• 4.3.4 液压控制系统仿真分析
• 4.4 船舶减摇鳍系统控制设计分析
• 4.4.1 测量控制信号元件建模分析
• 4.4.2 放大器建模分析
• 4.4.3 控制器建模分析
• 4.4.4 航速灵敏度调节器建模分析
• 4.5 控制算法
• 4.5.1 PID 控制算法
• 4.5.2 减摇鳍控制规律
• 4.5.3 PID 控制仿真
• 4.6 减摇鳍系统的试验验证
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历