船用起重机油缸式主动升沉补偿系统研究

发布时间：2017-10-13 14:06

  本文关键词：船用起重机油缸式主动升沉补偿系统研究

  更多相关文章： 升沉补偿 主动式 复合油缸 模糊PID控制 联合仿真

【摘要】：船用起重机在海上作业时,受到海浪的影响会产生六个自由度的运动,其中升沉运动对作业起重机安全性和稳定性影响最大。油缸式升沉补偿系统作为船用起重机上的重要设备,能够有效减小海浪对起重机正常作业的影响。因此设计补偿精度高,能耗低的新型油缸式主动升沉补偿系统具有重要意义。本文针对被动式升沉补偿系统补偿精度低,完全由液压泵供能的主动式升沉补偿系统能耗高的问题,以油缸式主动升沉补偿系统为研究对象,借助AMEsim和Matlab软件进行仿真分析。首先设计最佳的升沉补偿系统方案；其次设计不同的油缸式主动升沉补偿系统方案和控制方式,对升沉补偿系统进行数学建模并进行仿真分析；最后建立联合仿真,设计出能耗低,补偿精度高的油缸式主动升沉补偿系统。本文的主要工作内容如下：(1)对被动式、主动式、新型主动式升沉补偿系统进行评价。分别设计其原理图和AMEsim模型,分析后得出新型主动式升沉补偿系统的能耗更少,补偿精度更高,因此选择由蓄能器和液压泵联合供能的新型主动升沉补偿系统方案。(2)设计油缸串联、油缸并联、普通油缸及复合油缸四种主动升沉补偿系统方案。通过分析,表明复合油缸设计能够避免多缸配合问题,占用的船体空间更小,压杆稳定性更好,系统流量更少,因此选取复合油缸式主动升沉补偿系统设计方案。(3)分析不同的控制方式。借助Matlab/Simulink软件分别对PID与模糊PID控制进行仿真分析,结果表明模糊PID控制比PID控制具有更小的超调量、更快的响应速度和更短的调整时间,能够适应不同的工况。因此采用模糊PID控制方法。(4)建立AMEsim-Simulink联合仿真,分析系统在不同浪高和不同波浪频率下的补偿效果,不同浪高下的补偿精度均能达到设计要求。本文的研究为高效低耗油缸式主动升沉补偿系统设计提供了新思路,设计的复合油缸式主动升沉补偿系统的补偿效果能够达到设计要求,研究成果为油缸式主动升沉补偿系统的开发提供设计参考,同时为相关样机的研制提供技术支持。
【关键词】：升沉补偿 主动式 复合油缸 模糊PID控制 联合仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 升沉补偿系统概述8-10
• 1.1.1 被动式升沉补偿系统8-9
• 1.1.2 主动式升沉补偿系统9-10
• 1.2 升沉补偿系统研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 课题的研究意义与内容13-15
• 1.3.1 课题来源及研究意义13-14
• 1.3.2 课题主要工作内容14-15
• 2 油缸式升沉补偿系统方案的选取15-25
• 2.1 AMEsim软件仿真环境介绍15-16
• 2.1.1 AMEsim仿真软件简介15
• 2.1.2 升沉补偿系统仿真环境简化15-16
• 2.2 被动式升沉补偿方式16-17
• 2.2.1 被动式升沉补偿原理及建模16-17
• 2.2.2 被动式升沉补偿仿真效果分析17
• 2.3 主动式升沉补偿方式17-20
• 2.3.1 主动式升沉补偿原理及建模17-19
• 2.3.2 主动式升沉补偿仿真效果分析19-20
• 2.4 新型主动式升沉补偿方式20-23
• 2.4.1 新型主动式升沉补偿原理及建模20-22
• 2.4.2 新型主动式升沉补偿仿真效果分析22-23
• 2.5 不同升沉补偿方式性能的对比分析23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 油缸式主动升沉补偿系统液压部分的设计25-50
• 3.1 主动式升沉补偿系统设计方案25-30
• 3.1.1 油缸串联设计方案25-26
• 3.1.2 油缸并联设计方案26-27
• 3.1.3 复合油缸设计方案27-29
• 3.1.4 普通油缸设计方案29-30
• 3.1.5 四种设计方案的对比30
• 3.2 升沉补偿系统参数设计计算30-39
• 3.2.1 普通油缸设计方案的计算分析31-35
• 3.2.2 复合油缸设计方案的计算分析35-38
• 3.2.3 两种油缸设计方案的对比分析38-39
• 3.3 油缸式主动升沉补偿系统元件选型及原理图设计39-40
• 3.3.1 主动式升沉补偿系统各元件的选型39-40
• 3.3.2 主动式补偿系统液压原理图设计40
• 3.4 复合油缸式主动升沉补偿系统仿真建模与分析40-49
• 3.4.1 油缸式主动升沉补偿系统建模41-44
• 3.4.2 仿真结果分析44-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 油缸式主动升沉补偿系统控制部分的设计50-60
• 4.1 主动升沉补偿系统控制方法50-56
• 4.1.1 模糊PID控制器的设计50-54
• 4.1.2 PID控制与模糊PID控制方法的simulink仿真54-56
• 4.2 升沉补偿系统扰动频率对补偿效果的影响56-59
• 4.2.1 油缸式主动升沉补偿系统在作业时的运动分析56-58
• 4.2.2 不同的波浪频率对补偿效果的仿真结果分析58-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5 油缸式主动升沉补偿系统AMEsim-Simulink联合仿真60-65
• 5.1 联合仿真的目的60
• 5.2 联合仿真建模60-62
• 5.3 联合仿真结果分析62-63
• 5.4 复合油缸式主动升沉补偿装置的优化63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王述彦;师宇;冯忠绪;;基于模糊PID控制器的控制方法研究[J];机械科学与技术;2011年01期

2 张大兵;乌建中;卢飞平;来鑫;;船用起重机升沉补偿系统分析[J];机械科学与技术;2012年02期

3 全伟才;张艾群;张竺英;;复合液压缸式半主动升沉补偿系统建模及仿真[J];机床与液压;2013年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 齐金龙;金瑞健;彭小佳;赵洁;;船用起重机液压缸式主动波浪升降补偿装置研究[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李流军;动力吸振式深海采矿主动升沉补偿系统设计及控制研究[D];中南大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴隆明;深海作业起重机主动式升沉补偿控制系统的研究与开发[D];华南理工大学;2012年

，

本文编号：1025259