船用起重机和波浪补偿控制系统设计研究

发布时间：2017-06-08 03:11

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【摘要】： 海上补给是提高海军战斗力的一项重要战术技术措施。性能良好、具有波浪补偿功能的船用起重机是舰船海上作业重要装置。船用起重机是工业机器人和起重机系统相结合的产物,它同时具有机器人和起重机系统的结构特点和工作方式,研究工作难度高。 目前龙门摇摆起重机已设计有横向防摇及纵向防摇装置,但是大多适应性差,不能适应恶劣海况条件下货物转载、打捞落水人员物品和收放救生小艇的需要。本课题分析了摇摆变幅龙门式起重机的原理,并对恶劣海况下的船舶姿态进行了分析,建立了龙门式变幅起重机和不同海况下的船舶姿态模型,仿真分析不同情况下起重机的响应情况。 首先分析了船用起重机结构原理,分析设计了变幅机架液压系统原理图、起吊绞机液压系统原理图和波浪补偿系统液压原理图,并分析了其工作原理。建立变幅起重机的变幅及起吊液压系统模型,并对模型进行仿真分析。然后,建立不同海况下船舶的运动模型,分析船舶的运动规律,并分析波浪补偿装置对起重机的影响。建立无波浪补偿时起重机系统动力学模型,对不同条件下货物运动进行仿真,分析了补给船运动、起重机的不同位置、起重机臂倾角和吊绳长度对货物补给过程中货物箱运动的影响,为波浪补偿系统设计提供必要的依据。通过动力学仿真计算,得到了由于海浪引起船舶的横摇、纵摇、升沉运动对起重机性能的影响。在货物箱下降过程中,当系统摆动频率接近纵摇和横摇频率时,拉力和货物箱摆动幅值增大,影响了起重机的正常工作,必须采用波浪补偿消减摇摆幅值。 最后,采用PLC控制技术设计龙门式变幅起重机的控制系统方案,进行了电气控制系统的设计和控制程序的设计。
【关键词】：船用起重机 波浪补偿 PLC控制
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U664.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的背景、目的和意义10-11
• 1.2 船用起重机的发展和研究状况11-14
• 1.3 波浪补偿关键技术及国内外现状14-17
• 1.4 本论文的主要研究内容17-18
• 第2章 船用起重机的工作原理分析18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 起重机变幅机构液压系统分析18-19
• 2.3 起重机起吊绞车液压系统分析19-21
• 2.4 波浪补偿系统研究21-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 船体运动对起重机的影响分析25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 船体运动模型25-29
• 3.2.1 船舶受力分析25-27
• 3.3.2 船舶运动模型27-29
• 3.3 系统动力学模型29-33
• 3.4 起重机动力学方程33
• 3.5 仿真分析33-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 波浪补偿系统的建模37-55
• 4.1 引言37
• 4.2 比例阀控马达速度控制系统建模37-43
• 4.2.1 比例放大器的传递函数37
• 4.2.2 比例阀的传递函数37-38
• 4.2.3 阀控液压马达的传递函数38-41
• 4.2.4 传感器的传递函数41-43
• 4.2.5 阀控马达系统传递函数43
• 4.2.6 负载的计算43
• 4.3 起吊绞机传递函数参数的确定及计算43-46
• 4.4 波浪补偿机构液压控制系统建模46-54
• 4.4.1 系统动力机构的数学模型46-53
• 4.4.2 负载弹簧与负载质量构成的机构53-54
• 4.4.3 系统简化模型54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 波浪补偿控制系统研究55-75
• 5.1 引言55-56
• 5.2 PLC控制器设计56-61
• 5.3 控制策略研究61-65
• 5.4 控制软件设计65-69
• 5.5 系统仿真69-74
• 5.6 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果80-81
• 致谢81-82
• 个人简历82

【引证文献】

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

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中国硕士学位论文全文数据库 前8条

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2 齐广东;高海况救助艇收放装置控制系统设计及仿真[D];哈尔滨工程大学;2011年

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4 赵玲芳;海上风电吊装装备金属结构有限元分析[D];江苏科技大学;2012年

5 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

6 徐磊;6吨船用起重机设计与分析[D];哈尔滨理工大学;2012年

7 杨德金;一体化不压井修井机液压控制系统研究[D];沈阳工业大学;2013年

8 刘伟;起重船吊物动力响应及主动控制研究[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：431198