起重船吊物动力响应及主动控制研究

发布时间：2017-05-30 01:12

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【摘要】：随着社会的进步,人类活动的范围越来越广,生产能力越来越强,随之而来的问题就是资源的大量消耗。陆上资源和空间已难以满足社会发展的需求,世界各国越来越重视海底资源的开发。作为重要的海洋工程船舶,起重船有了广阔的用武之地。因为起重船在不稳定的海面上工作,复杂的环境荷载常常引起起重船的大幅运动,进而引起吊物出现升沉和摆动。这不但给起重船工作带来安全隐患,还影响其工作效率,工期难以预期。因此,准确的得到吊物的动力响应,分析其影响,并实施主动控制是起重船设计中的关键任务。 基于起重船实际工作中遇到的问题,本文以多体动力学为基础,建立了起重船的动力学模型。模型中主要涉及臂架的变幅、回转以及吊索的起升运动。应用龙格-库塔方法求解动力方程。选取某大型起重船作为计算模型,使用本文研究的方法,重点分析由船体运动引起的吊物系统动力响应。选取PID控制,建立受控系统的数学模型。运用MATLAB编程,调节PID控制器的相关参数,减小吊物系统的动力响应,实现对吊物的主动控制。
【关键词】：起重船 主动控制 PID MATLAB 数值仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U674.35
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题的背景和意义8-9
• 1.2 起重船简介9-12
• 1.2.1 海洋浮式起重机的功能及系统组成9-10
• 1.2.2 起重船的分类和特点10-12
• 1.3 起重船设计中的力学问题12-13
• 1.4 国内外研究现状13-15
• 1.4.1 国外发展现状13-14
• 1.4.2 国内发展现状14-15
• 1.5 控制理论简介15-16
• 1.6 本文主要工作16-18
• 2 起重船动力模型的建立18-27
• 2.1 船体运动的计算18-21
• 2.1.1 船体的六自由度运动18-20
• 2.1.2 计算选用的海况条件20-21
• 2.2 起重船系统的运动方程21-27
• 3 起重船吊物系统的动力响应27-33
• 3.1 起重船受力分析27-28
• 3.2 起重船几何参数28-29
• 3.3 吊物的动力响应29-33
• 4 控制系统的设计与数值仿真33-55
• 4.1 控制理论简介33-37
• 4.1.1 控制理论的发展33-34
• 4.1.2 PID控制的基本原理34-36
• 4.1.3 PID控制在工业界的应用36-37
• 4.2 吊物控制系统的建立37-41
• 4.3 控制系统的设计41-43
• 4.4 控制系统数值仿真43-47
• 4.4.1 选定转盘控制器比例系数kpl44-45
• 4.4.2 选定吊索控制器比例系数kp345-47
• 4.5 控制效果及评价47-55
• 结论55-56
• 参考文献56-58
• 附录A 部分计算程序58-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：406092