具有波浪補償功能的電液提升控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球經濟與科學技術的發(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無法滿足日常生產需要。而占地球表面70％的海洋，蘊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，海洋在貨物運輸上的價值在當代依然享有無可替代的地位。而無論是對海洋資源的開采，還是對于海上運輸，吊裝設備都是必不可少的，它被廣泛應用于海洋平臺或船舶上，用于海洋設備的海上吊裝或海上運輸貨物在港口的裝卸等。
　　然而

2、與陸上工況不同的是，受到海上風浪的影響，進行海上作業(yè)的船舶會隨風浪起伏，導致所吊放的貨物極易撞擊甲板，嚴重時甚至毀壞貨物和造成人員傷亡，導致巨大的經濟損失。因此，如何補償由于波浪引起的起伏，以保證吊放貨物時的平穩(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償問題進行研究。
　　本論文以海上吊裝設備為研究對象，設計了一套模擬系統(tǒng)研究吊裝設備的波浪補償控制問題，其中，設計了六自由度并聯(lián)平臺作

3、為海洋工況的模擬平臺，模擬波浪運動；設計了基于閥控液壓馬達的電液提升系統(tǒng)模擬海上吊裝設備，并把電液提升系統(tǒng)固定在六自由度平臺之上，具體完成了模擬實驗臺的設計與選型、模擬實驗臺的建模與仿真、控制算法的設計與仿真和模擬平臺的軟硬件控制系統(tǒng)設計與實驗分析。
　　本論文的主要研究工作如下：
　　首先，根據實驗需要完成對六自由度波浪模擬平臺和電液提升系統(tǒng)的結構設計與系統(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中建立了相應的仿真模型，在給定平臺的運動規(guī)律下得到平臺各軸的位移曲線，進而導入到UG中完成了運動仿真，驗證了位置反解的正確性；完成了電液提升系統(tǒng)的數學建模和在AMESim中搭建了相應的物理模型，提出了模糊自適應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)進行了軟硬件控制系統(tǒng)的設計，包括電機驅動器、運動控制卡、數據采集卡選型以及旋轉編碼器的選型，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，完成了波浪補償模擬系統(tǒng)的實驗驗證，提出了使用加速度信號進行二次積分獲取位移信號的改進方法，并分析了目前設計中存在的不足和提出了后續(xù)實驗研究的改進建議。
　　實驗結果表明，六自由度波浪模擬平臺能再現(xiàn)給定的運動規(guī)律，實現(xiàn)對波