起重船吊物系统的摆动分析及其控制研究

发布时间：2017-05-03 22:11

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【摘要】：起重船不仅是港口船舶装卸的重要工具,而且在港建水工作业、造船工程、桥梁建筑、水下救捞以及各种海洋工程中均具有广泛的用途。起重船在起吊货物时,海上波浪的作用会引起船体的运动,导致吊物的摆动加大,给起吊操作带来危险,有时被迫中止起吊作业。 本文研究起重船上的吊杆起重机工作时,吊物的摆动分析及其控制。利用延时定位反馈的概念来开发出一种新的控制系统,减小起重船上吊物的摆动,使得本来不能进行起吊作业的海况下可以进行货物的起吊与运送。 1.起重船作业时,船体因受到海浪作用而发生的运动与吊物的运动相互耦合,这使得研究吊物系统的动力问题复杂化。本文忽略了吊物运动对船体的影响,假定吊杆上的吊物点P处由于船体运动而产生的运动为已知,并将它们作为对吊物系统的基础激励。本文重点是将吊物系统简化为球摆模型,推导了平面内、平面外的耦合非线性运动方程组。研究吊点激励对该系统产生的最危险的情况(称极端情况)的存在以及吊物系统的动力响应,并进行了分析讨论,得出非常有益的结论。 2.研究延时定位反馈控制理论,明确其原理,同时讨论了它的稳定区域;并提出将这种控制方法用在起重船吊物摆动的控制上。 3.根据延时定位反馈控制器的要求,结合起重船吊物摆动的特点,设计了延时定位反馈控制器。 4.为了验证延时定位反馈控制器的可行性,本文以T-ACS起重船为例进行了计算机模拟。结果表明,设计合理的延时定位控制器,可以明显的减小吊物的摆动幅度。 本文通过对起重船吊物系统的动力分析,给出了吊物摆动角的非线性方程组。为了减小吊物的摆动,研究了延迟定位反馈控制方法,成功地设计了一种控制器。模拟结果表明,吊物的摆动可以得到明显地控制,因此这种控制方法,一旦制成系列的延迟控制器应用到起重作业工程实际中,将可以带来很大的经济效益。
【关键词】：起重船 延时定位反馈 基础激励 吊物点 吊物系统
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U661.321;U674.35
【目录】：

• 第一章 综述6-16
• 1．1 国内外的研究情况6-14
• 1．2 本文的主要工作14-16
• 第二章 起重船在波浪中的运动16-23
• 2．1 基本假定16-17
• 2．2 坐标系的建立及相互之间的转化17-18
• 2．3 船舶在波浪中运动响应幅值的求解18-23
• 第三章 吊物系统的动力分析23-32
• 3．1 吊物系统的数学模型23-25
• 3．2 吊索中产生的动张力响应25-27
• 3．3 基座激励下球摆的运动分析27-32
• 第四章 延时反馈控制理论32-38
• 4．1 控制系统中的时间延迟32-34
• 4．2 控制信号中的附加延迟34-38
• 第五章 控制系统的设计与分析38-47
• 5．1 吊物系统上的延迟定位反馈38-39
• 5．2 受控系统的稳性分析39-42
• 5．3 控制器的设计42-47
• 第六章 计算机模拟47-54
• 6．1 计算机模型48-49
• 6．2 数值模拟49-54
• 结论54-56
• 参考文献56-61
• 发表论文和科研情况说明61-62
• 致谢62

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘汉明;赵桁;;两段式吊放系统摆振运动的建模与仿真[J];大连海事大学学报;2012年02期

2 张明霞;孙晋华;;基于OpenGL的全回转起重船运动可视化仿真[J];造船技术;2008年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 文定旭;运架梁起重船动力学分析及仿真[D];华中科技大学;2011年

2 夏益美;全回转起重作业船稳性研究[D];大连理工大学;2006年

3 孙晋华;全回转起重船的实时运动仿真研究[D];大连理工大学;2008年

4 郑飞鹏;规则波浪中回转式起重船的稳性研究[D];大连海事大学;2007年

5 葛慧晓;大型起重船船体浮态稳性研究[D];上海交通大学;2010年

6 吕宏松;起重船吊物系统动态特性分析及模型实验研究[D];华中科技大学;2009年

7 尤心一;规则波作用下起重船的动力学分析[D];华中科技大学;2009年

8 邹洋;大型船用起重机动力响应数值分析[D];大连理工大学;2012年

9 张凤伟;风机安装船海上作业运动及其流体动力分析[D];哈尔滨工程大学;2012年

10 李琳;船舶起重作业时动力定位控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

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本文编号：343859