节能型深海起重作业主动升沉补偿系统研究

发布时间：2017-03-20 17:09

  本文关键词：节能型深海起重作业主动升沉补偿系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：升沉补偿系统可以减小海浪对船舶运动状态的影响,由于近几年海洋工程领域的蓬勃发展,升沉补偿系统的应用也日趋广泛。主动式升沉补偿系统是目前最先进的补偿系统,它补偿效率高,滞后量小,是保障海上起重等作业安全进行的必要装备,然而主动式升沉补偿系统能量消耗高,不利于节能环保,且国内学者对于主动式升沉补偿系统的研究大多着眼于控制算法及液压执行器的设计,因此研究节能型主动式升沉补偿系统及其控制方法具有重要的现实意义。本文首先对升沉补偿以及液压节能技术进行深入的研究,根据升沉补偿系统的特点,设计了一种能够对负载势能进行能量回收的节能型绞车式主动升沉补偿系统,并分析了系统的参数匹配关系；然后应用AMESim软件建立了该补偿系统的仿真模型,并对典型工况进行了仿真,研究了系统的补偿性能及补偿过程中的能量回收效率；最后提出了提高系统补偿效率的控制方法。论文的具体研究内容及成果如下：(1) 分析了海浪对船舶运动状态的影响以及升沉补偿系统的补偿原理及特点；并仿真验证了无节能装置的主动式升沉补偿系统的可节能性；(2) 设计了一种节能型的主动式升沉补偿系统,分析了各种储能元件与本系统的匹配性,计算了系统可回收的能量并对系统的各个元件进行了参数计算和选型；(3) 利用AMESim软件HCD库建立了系统中所用的二次元件、变量泵和马达的模型并验证了其正确性；(4) 建立节能型主动式升沉补偿系统总体仿真模型,选取负载50t作为仿真工况,分析其升沉补偿效果、能量回收效率,并讨论蓄能器与马达对系统性能的影响；(5) 分析了模糊PID控制的优点,将其作为补偿系统的控制方法,并利用Simulink软件建立其模型,与AMESim联合仿真,最后对仿真结果进行了分析。
【关键词】：起重作业 主动式升沉补偿 能量回收 AMESim仿真 模糊PID控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH218
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 升沉补偿系统概述10-14
• 1.1.1 升沉补偿系统介绍10
• 1.1.2 升沉补偿系统分类及特点10-13
• 1.1.3 升沉补偿系统研究现状13-14
• 1.2 液压节能技术概述14-16
• 1.2.1 液压节能研究现状14-15
• 1.2.2 混合动力系统介绍15-16
• 1.3 本文研究意义及内容16-18
• 1.3.1 选题背景和意义16-17
• 1.3.2 课题工作内容17-18
• 2 主动式升沉补偿系统原理及可节能性分析18-26
• 2.1 升沉补偿系统原理分析及设计要求18-21
• 2.1.1 船舶运动分析18-19
• 2.1.2 补偿原理分析19-20
• 2.1.3 补偿装置参数确定20-21
• 2.2 主动式升沉补偿系统可节能性分析21-25
• 2.2.1 主动式升沉补偿系统可回收能量分析21-23
• 2.2.2 能量回收方式确定23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 节能型升沉补偿系统设计及参数匹配26-37
• 3.1 节能型系统方案设计26-28
• 3.1.1 工作原理分析26-28
• 3.1.2 方案评价28
• 3.2 液压系统参数匹配28-30
• 3.3 能量回收系统参数匹配30-35
• 3.3.1 超级电容参数匹配30-32
• 3.3.2 蓄能器参数匹配32-35
• 3.4 节能型升沉补偿系统液压原理图设计35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 升沉补偿系统建模与仿真分析37-51
• 4.1 液压元件工作原理与建模37-43
• 4.1.1 二次元件37-40
• 4.1.2 比例控制变量泵40-41
• 4.1.3 回收马达41-43
• 4.2 仿真建模与结果分析43-48
• 4.2.1 建模假设43
• 4.2.2 模型参数43-44
• 4.2.3 系统总体仿真模型44
• 4.2.4 仿真结果分析44-48
• 4.3 影响系统性能参数分析48-50
• 4.3.1 蓄能器对系统性能的影响48-50
• 4.3.2 回收马达排量对系统的影响50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 节能型升沉补偿控制系统设计51-61
• 5.1 模糊PID控制器51-53
• 5.1.1 PID控制51-52
• 5.1.2 模糊控制52-53
• 5.1.3 模糊PID控制53
• 5.2 升沉补偿系统模糊PID控制器设计53-57
• 5.2.1 控制变量的模糊化54-55
• 5.2.2 控制器模糊规则设计55-56
• 5.2.3 解模糊56-57
• 5.3 主动式升沉补偿系统联合仿真分析57-60
• 5.3.1 联合仿真简介57
• 5.3.2 模糊PID控制器与联合仿真模型的建立57-58
• 5.3.3 联合仿真结果分析58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 总结与展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

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