具有波浪补偿的高性能海洋平台双折臂研究

论文摘要

海洋平台吊机是在海洋环境中进行起吊作业的机械,它在海上作业时,由于作业船舶之间就会因风浪的影响而相对上下、前后或者左右运动,会出现一些危险的现象。具有波浪补偿系统的海洋平台吊机是一种新型的高性能吊装作业系统,其主要目的是保证吊机作业时不受波浪起伏的影响,避免一些危险现象的发生,使海洋平台吊机在恶劣海况下也可以进行可靠、安全、准确的完成各项任务。本论文首先对国内外的海洋平台吊机波浪补偿系统的类型进行研究,分析各种类型的优缺点,确定了综合补偿装置为本文的研究对象。其次对综合补偿装置系统的原理进行分析,并对其补偿机构系统、检测系统、液压回路系统、电气系统进行了设计。为了实现波浪补偿系统的补偿功能需要求出各个补偿执行元件的补偿量,本文随后对补偿量的求解问题进行了研究,求得了执行元件的补偿量。然后再利用伪微分反馈控制(PDF)算法对控制系统进行控制,并用Simulink软件进行了仿真测试。最后使用可编程控制器(PLC)对波浪补偿系统的阀控液压缸进行了试验研究,结果表明,使用PLC控制的PDF控制器能够实现对波浪补偿系统的快速准确控制,可以满足海洋平台吊机波浪补偿系统的要求。随着世界经济的发展,人们与海洋的交流也越来越多,这就需要越来越多的海洋工程装备,具有波浪补偿系统的高性能海洋平台吊机就是其中一例。因此对具有波浪补偿系统的高性能海洋平台吊机的研究符合目前社会发展的方向,对社会经济发展具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景、目的、意义
• 1.2 海洋平台吊机的发展和研究状况
• 1.3 波浪补偿系统简介
• 1.4 主要研究内容与结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 波浪补偿系统设计研究
• 2.1 波浪补偿系统概述
• 2.1.1 波浪补偿系统补偿原理
• 2.1.2 波浪补偿系统的主要结构组成
• 2.2 波浪补偿系统的结构设计
• 2.2.1 垂直方向的波浪补偿机构设计
• 2.2.2 水平方向面的波浪补偿机构设计
• 2.2.3 波浪补偿系统的三维位移检测系统设计
• 2.2.4 吊钩防晃系统设计
• 2.3 液压系统回路设计
• 2.3.1 制动回路
• 2.3.2 负载平衡回路
• 2.4 波浪补偿系统的电器控制系统设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 补偿量的求解问题研究
• 3.1 波浪补偿系统的坐标系的建立
• 3.2 补偿量的求解
• 1x₁y₁z₁ 坐标系三个方向的偏移量求解'>3.2.1 测量环内P₁x₁y₁z₁坐标系三个方向的偏移量求解
• 3.2.2 极坐标内补偿量的求解
• 3.2.3 双折臂的两个夹角的求解
• 3.2.4 折臂补偿缸补偿量的求解
• 3.2.5 补偿量小结
• 3.3 本章小结
• 第4章 波浪补偿控制系统（PDF）伪微分反馈控制研究
• 4.1 波浪补偿控制系统的数学模型的建立
• 4.1.1 功率放大器数学模型
• 4.1.2 电液伺服阀数学模型
• 4.1.3 阀控液压缸和阀控马达的数学模型
• 4.1.4 传感器数学模型
• 4.2 伪微分反馈控制的原理
• 4.3 PDF 控制器参数设计
• 4.4 抗积分饱和PDF 控制器
• 4.5 波浪补偿系统的PDF 控制
• 4.6 本章小结
• 第5章 波浪补偿反馈控制系统仿真研究
• 5.1 MATLAB 与Simulink 仿真软件简介
• 5.1.1 液压仿真技术的发展概况
• 5.1.2 Simulink 工具箱介绍
• 5.2 波浪补偿系统PDF 控制Simulink 模型建立
• 5.2.1 波浪补偿控制系统的设计背景和参数选取
• 5.2.2 阀控液压缸PDF 控制Simulink 模型的建立
• 5.3 阀控液压缸PDF 控制的Simulink 仿真调试与分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 波浪补偿试验系统研究
• 6.1 阀控液压缸试验系统
• 6.1.1 可编程序控制器
• 6.1.2 光电编码器
• 6.1.3 功率放大器
• 6.1.4 控制算法的PLC 实现
• 6.1.5 PLC 与上位机的串口通信
• 6.2 试验系统的调试
• 6.3 实验结果分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要