主动式波浪补偿吊机控制系统关键技术研究

发布时间：2022-12-10 12:51

　　船用吊机是在海上进行货物吊装补给的特种起重设备。在进行海洋吊装补给作业时,由于海风、海浪的作用影响,船舶会产生多个自由度的姿态运动,严重影响了正常的作业过程,对货物及人员安全构成极大威胁。因此,本文开展对主动式波浪补偿吊机控制系统关键技术的研究,对于提高波浪补偿控制性能、促进波浪补偿技术的发展具有重要意义。本文采用理论分析、计算机仿真及模拟实验的方法对主动式波浪补偿吊机控制系统进行研究,具体研究工作包括:首先,对主动式波浪补偿吊机控制系统进行分析与设计,研究波浪补偿的理论技术,分析波浪对船用吊机的影响,设计系统的控制方案与实验方案。其次,完成主动波浪补偿吊机的建模。对船舶吊机进行姿态坐标变换的运动学建模,求解吊机在位置和速度补偿模式的运动补偿量;建立整个系统的数学模型,搭建系统控制框图,为控制仿真提供理论基础。然后,研究常规PID、前馈PID和单神经元自适应性PID控制理论,并改进算法,形成了基于前馈的单神经元自适应性PID控制策略。在此基础上,搭建系统的Simulink仿真模型,分析不同控制策略下系统的控制性能。最后,设计控制系统的软硬件结构,完成船用吊机的波浪模拟实验过程。仿真与实... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 波浪补偿方式分类
    1.3 波浪补偿技术的国内外研究现状及发展趋势
        1.3.1 国内外研究现状
        1.3.2 发展趋势
    1.4 论文的主要研究工作
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文结构与安排
第2章 主动式波浪补偿吊机控制系统分析与设计
    2.1 引言
    2.2 船用吊机的选型
    2.3 海洋波浪及其对船用吊机的影响分析
        2.3.1 海洋波浪分析
        2.3.2 波浪对船用吊机的影响分析
    2.4 主动式波浪补偿吊机控制系统原理分析
        2.4.1 位置补偿原理分析
        2.4.2 速度补偿原理分析
    2.5 主动式波浪补偿吊机控制系统方案设计
        2.5.1 主动式波浪补偿吊机系统构成
        2.5.2 主动式波浪补偿吊机控制系统功能分析
        2.5.3 控制系统总体设计
    2.6 实验平台的设计
    2.7 本章小结
第3章 主动式波浪补偿吊机建模分析
    3.1 引言
    3.2 坐标变换的运动学建模
        3.2.1 坐标系建立
        3.2.2 反解运算
    3.3 主动式波浪补偿吊机系统建模
        3.3.1 伺服驱动系统数学模型
        3.3.2 机械执行系统数学模型
        3.3.3 波浪补偿吊机系统数学模型
    3.4 本章小结
第4章 主动式波浪补偿吊机控制策略研究与仿真
    4.1 引言
    4.2 PID控制
        4.2.1 PID控制规律
        4.2.2 PID控制器参数的作用
        4.2.3 PID参数的整定
    4.3 前馈PID控制
    4.4 改进的单神经元自适应PID控制算法研究
        4.4.1 单神经元自适应性PID控制
        4.4.2 基于前馈的单神经元自适应性PID控制
    4.5 基于Matlab/Simulink的控制系统仿真
        4.5.1 控制系统仿真参数选取
        4.5.2 建立Simulink仿真模型
        4.5.3 控制系统仿真分析
    4.6 本章小结
第5章 波浪补偿控制系统实验研究
    5.1 引言
    5.2 控制系统硬件设计
        5.2.1 硬件选型
        5.2.2 硬件电路设计
    5.3 控制系统软件设计
    5.4 波浪模拟实验台系统
    5.5 实验过程及结果分析
        5.5.1 位置补偿分析
        5.5.2 速度补偿分析
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
研究生期间所取得学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的高精度舵机伺服控制器设计[J]. 宋晗,和阳,朱纪洪.  微特电机. 2018(04)
[2]海洋吊机主动波浪补偿技术及国产化建议[J]. 周亚辉,徐小鹏,彭俊威,李唐都.  石油机械. 2016(10)
[3]波浪补偿技术现状和发展趋势[J]. 王哲骏,谢金辉,高剑,邓智勇.  舰船科学技术. 2014(11)
[4]基于S函数的BP神经网络PID控制器及Simulink仿真[J]. 杨艺,虎恩典.  电子设计工程. 2014(04)
[5]深海作业装置主动型升沉补偿系统控制器的研究[J]. 肖体兵,吴百海,龙建军.  液压与气动. 2008(04)
[6]基于DSP的主动式波浪补偿起重机控制系统设计[J]. 徐小军,何平,陈循,尚建忠.  国防科技大学学报. 2008(01)
[7]一种新型主动式波浪补偿系统的原理及数学建模[J]. 徐小军,陈循,尚建忠.  国防科技大学学报. 2007(03)
[8]美国海军海上补给装备发展趋势研究[J]. 王晓林.  物流技术. 2007(06)
[9]随机波浪作用下海洋平台主动控制的时滞补偿研究[J]. 嵇春艳,李华军.  海洋工程. 2004(04)
[10]几种船用起重机波浪补偿装置[J]. 邵曼华,寇雄,赵鹏程.  机械工程师. 2004(02)

博士论文
[1]舰船并靠波浪补偿研究[D]. 施平安.华南理工大学 2013
[2]舰艇并靠导弹补给及波浪补偿系统研究[D]. 陆卫杰.南京理工大学 2006

硕士论文
[1]基于神经网络的主动式波浪补偿吊机系统研究[D]. 缪鑫.江苏科技大学 2017
[2]波浪补偿平台测控系统关键技术研究[D]. 李春林.江苏科技大学 2017
[3]永磁同步电机参数辨识及无传感器控制策略研究[D]. 李杰.江南大学 2017
[4]变增益的单神经元PID控制在制浆造纸过程的研究[D]. 黄亚南.南京林业大学 2017
[5]船用起重机主动式波浪补偿系统关键技术研究[D]. 宁献良.哈尔滨工程大学 2017
[6]船舶吊装补给主动式升沉补偿系统控制策略研究[D]. 叶建.武汉理工大学 2013
[7]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]. 吴隆明.华南理工大学 2012
[8]主动式波浪补偿系统时滞行为控制技术研究[D]. 张兴茂.国防科学技术大学 2010
[9]船舶运动的风浪影响建模与仿真研究[D]. 孙凌丽.哈尔滨工程大学 2010
[10]主动式波浪补偿控制系统设计关键技术研究[D]. 董睿.国防科学技术大学 2009



本文编号：3716781