船用起重机吊重系统动力学分析与消摆控制研究

发布时间：2017-09-26 09:25

  本文关键词：船用起重机吊重系统动力学分析与消摆控制研究

  更多相关文章： 船用起重机 吊重系统 ADAMS 消摆控制 PID

【摘要】：随着我国海洋强国战略等涉海战略的实施,海洋资源的开发和利用必然会成为未来能源战略的焦点。船用起重机是一种固定在甲板上的回转式液压起重机,主要用来进行船舶与船舶之间、船舶与港口之间的货物驳运,此外,船用起重机在军事舰艇的物资补给方面也发挥着至关重要的作用。然而,船用起重机在工作过程中由于受到风、浪、流等外部环境和自身操纵的影响,起重机吊重会产生摆动,从而影响船用起重机工作的高效性和安全性。因此,需要对船用起重机吊重系统的动态特性进行分析,并对吊重的摆动进行控制以进行消摆,这对船用起重机作业的安全高效具有非常重要的意义。本文以船用起重机在海上作业为背景,首先对海洋波面的运动进行了研究,并建立了海上规则波的波面运动方程。进而将吊重系统的外部激励设定为规则波,并运用拉格朗日法建立了吊重系统动力学方程,在Matlab中运用数值仿真分析方法分析了不同绳长、不同激励频率、不同起吊速度下吊重系统的动力响应,并且做出了吊重在空间的运动轨迹图。通过Solidworks和ADAMS软件进行联合建模,并在ADAMS模型中进行了吊臂柔性化,钢丝绳建模等工作,最终搭建了船用起重机虚拟样机模型。基于该虚拟样机模型,分别分析了在不同激励条件,不同激励频率下的吊重系统动力响应,并且做出了吊重在空间的运动轨迹图。随后,为了能够实现吊重系统消摆,本文在建立的船用起重机虚拟样机模型的基础上,运用PID控制理论,分别设计了控制起重机回转和变幅运动的PID控制器。利用试凑法调节PID控制器的参数,最终达到了较好的消摆控制效果。
【关键词】：船用起重机 吊重系统 ADAMS 消摆控制 PID
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 吊重系统模型研究10-11
• 1.2.2 吊重系统动力学研究11-13
• 1.2.3 吊重消摆控制研究13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 船用起重机吊重系统动力学建模与分析16-29
• 2.1 船舶在海浪上的运动16-18
• 2.1.1 海浪运动16-17
• 2.1.2 船舶在海上的运动17-18
• 2.2 船用起重机吊重系统数学建模18-21
• 2.4 吊重系统动力响应仿真分析21-28
• 2.4.1 吊点P的运动21
• 2.4.2 吊重数值仿真模型搭建21-22
• 2.4.3 吊重系统动力响应数值分析22-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 基于ADAMS船用起重机虚拟样机建模29-50
• 3.1 ADAMS软件介绍29-31
• 3.2 船用起重机实验台虚拟样机建模31-38
• 3.2.1 船舶二自由度仿真平台模型建立31-32
• 3.2.2 起重机模型建立32-36
• 3.2.3 船用起重机吊重系统刚柔耦合虚拟样机模型36-38
• 3.3 吊重系统空间摆动特性仿真分析38-50
• 3.3.1 不同外部激励下吊重系统响应39-45
• 3.3.2 不同激励频率下吊重系统响应45-47
• 3.3.3 吊重摆动投影仿真分析47-50
• 第四章 船用起重机吊重系统消摆控制50-61
• 4.1 PID控制简介50-54
• 4.1.1 PID控制基本原理50-52
• 4.1.2 PID控制器参数整定方法52-54
• 4.2 吊重消摆PID控制系统分析与建立54-59
• 4.2.1 吊重消摆PID控制系统原理分析54-55
• 4.2.3 吊重消摆PID控制系统建立55-59
• 4.3 控制效果及评价59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 工作总结61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-66
• 附录66-68
• 致谢68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李天鹰;;船用起重机防摆动技术研究[J];科技与企业;2012年21期

2 段铁群;李传龙;韩慧敏;;船用起重机吊臂的有限元分析[J];黑龙江科技学院学报;2013年01期

3 王阳;;船用起重机防摇装置设计研究[J];舰船科学技术;2013年07期

4 陈玉森,周福详;船用起重机及液压系统[J];机电设备;1994年03期

5 邵曼华,寇雄,赵鹏程;几种船用起重机波浪补偿装置[J];机械工程师;2004年02期

6 杨立秋;宋立忠;;船用起重机消摆系统的专家PID控制[J];计算机仿真;2011年10期

7 金惠峰;陈方亮;于海宁;;船用起重机电气改造[J];船电技术;2011年10期

8 邱志成,赵明扬,谈大龙,房立金,徐志刚;一种具有波浪补偿和防晃功能的船用起重机[J];工程机械;1999年02期

9 平建涛;李海明;宋立忠;;船用起重机波浪补偿控制技术研究[J];计算技术与自动化;2009年04期

10 杨立秋;宋立忠;;基于模糊控制的船用起重机消摆控制[J];船电技术;2010年05期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 李亚男;张宗政;唐文献;;船用起重机优化设计与方法研究[A];第九届中国CAE工程分析技术年会专辑[C];2013年

2 赵九峰;苗明;;船用起重机吊臂的优化设计[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年

3 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

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 通讯员 朱代炼 记者 徐前山;武桥船用起重机入选“国家火炬计划”[N];长江日报;2010年

2 记者 冷翠华;南通政田首制4台船用起重机完工[N];中国船舶报;2009年

3 力文;武桥重工开建3200吨船用起重机[N];中国船舶报;2010年

4 记者 冷翠华;江苏政田重工:加深对外合作 谋求稳步发展[N];中国船舶报;2012年

5 记者 周升友;国内首台自主品牌50吨变频船用起重机通过检验[N];中国船舶报;2013年

6 记者 过国忠 通讯员 郭晓洪;我国研制开发出首台50吨变频船用起重机[N];科技日报;2013年

7 记者 冷翠华;南通政田上半年完成产值2.8亿元[N];中国船舶报;2010年

8 贺兰;NDM汉堡展期间揽获多份订单[N];中国船舶报;2010年

9 柳莺;ODIM连获船用起重机订单[N];中国船舶报;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 蔺本浩;船用起重机吊重系统动力学分析与消摆控制研究[D];大连海事大学;2016年

2 徐磊;6吨船用起重机设计与分析[D];哈尔滨理工大学;2012年

3 李震震;船用起重机吊物波浪补偿控制研究[D];大连理工大学;2014年

4 王全福;折叠臂式船用起重机的研究[D];哈尔滨理工大学;2014年

5 鲁金龙;大型船用起重机安全保护技术的研究[D];大连海事大学;2012年

6 李天鹰;动基座条件下防摆技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 李传龙;SQ5型船用起重机吊臂有限元分析[D];哈尔滨理工大学;2013年

8 汤波;30t/28m船用起重机液压系统的设计与仿真分析[D];武汉理工大学;2013年

9 赵九峰;基于APDL的船用起重机吊臂参数化设计及优化[D];大连理工大学;2008年

，

本文编号：922684