实验水池非规则波生成机理及其控制研究

发布时间：2018-01-07 21:04

  本文关键词：实验水池非规则波生成机理及其控制研究　出处：《太原科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：波浪对船舶、港工、海洋平台、水利等领域的设施有着极大的危害。随着对海洋资源的进一步开发利用,研究海洋设施的抗浪就显得十分必要。海洋装备需要在设计阶段,在试验水池中进行其模型的抗浪试验,这需要试验水池能生成需要的波浪。海洋环境复杂多变,传统的规则波造波机已不能满足现有的造波需求,非规则波的物理模拟是现阶段研究的热点。本文研究分析了微幅波、Stokes波、椭圆余弦波、孤立波、聚焦波、斜向波以及波浪谱等相关理论。通过研究其波面曲线,结合其水质点的运动状态以及运动轨迹,研究了各类非规则波的生成机理及水质点的运动模型;本文采用摇板造波方式,建立了摇板摆动时作用于水体的水动力模型,推导了基于体积不变原则的摇板运动与波浪生成之间的运动关系式,同时结合各类波的生成机理,推导各波形的摇板运动轨迹方程。在此基础上设计并搭建了7轴摇板造波实验平台,通过交流伺服电机驱动滚珠丝杆往复运动实现摇板运动轨迹控制,完成水下摇板的摆动从而生成各类非规则波浪。实验平台采用全闭环控制策略,EtherCAT现场总线,倍福TwinCAT软件平台,“软PL C”搭配工控机的控制方式进行造波运动控制系统的开发,编写了运动控制程序;同时通过电子凸轮编辑工具,将非规则波的摇板运动轨迹方程转换为驱动器的控制信号,实现摇板造波运动的控制。通过造波试验验证了基于体积不变原则的摇板运动与波浪生成之间的运动关系式;非规则波的物理模拟试验,由于试验水池的具体尺寸限制,部分波浪不能形成良好的波形,其他均达到预期要求。
[Abstract]:In this paper , it is necessary to study the wave - wave , Stokes - wave , elliptical cosine wave , solitary wave , focusing wave , oblique wave and wave spectrum .

【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P742

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本文编号：1394205