海洋工程水池可升降钢结构假底控制系统研究

发布时间：2020-04-01 01:57

【摘要】：海洋工程水池是为了满足海洋工程学科试验研究用来模拟真实海洋中海风、海浪、海流等海洋环境的按照一定比例设计的海洋工程水池。海洋工程水池主要通过水池底部的钢结构假底升降来调节水池的深度,部分海洋工程水池在设计时还会在假底下方安装水泵进行围绕假底进行上下循环的造流。目前存在的假底升降控制主要是通过安装在假底上的浮力控制装置或者浮力块进行上升;通过在水池边的卷扬机向下拉动链接假底下端的绳索进行下降。本文以某大学实际建设项目拟定的海洋工程水池设计要求设计出一种新的假底升降控制方式并研究设计整个假底控制系统。本文首先依据海洋工程水池要求进行三维建模,设计出一种采用4台卷扬机同步控制直接升降假底的控制方式,然后对整个假底系统的控制系统进行了初步的设计,其控制系统主要包含假底升降控制单元、水下控制单元、综合监控单元三个部分。其次对海洋工程水池假底控制系统的三个控制单元进行硬件和软件的设计与选型,主要包括电源、PLC控制器、变频器还有各个控制箱外部接口以及连接线缆、假底平台上的传感器等的选型设计;软件部分主要包含各个控制单元功能以及软件程序设计思路、通讯设计以及整个控制系统运行安全的设计。最后,本文对假底升降控制系统中的单电机变频调速方法和多电机同步控制进行了研究,选定异步电动机变频调速方式为SVPWM后,采用常规PID多电机主从同步控制策略和基于模糊PID多电机的主从同步控制策略分别对其建模并运用Matlab/Simulink进行仿真并分析。分析对比最后的仿真结果可以得出基于模糊PID自整定的主从同步控制算法同步性能比传统PID主从同步控制算法的同步性能好很多,最终采用基于模糊PID自整定的主从同步控制算法能够有效提高系统的稳定性,具有较高的动态性能。
【图文】：

第二章 海洋工程水池钢结构假底控制系统总体设计2.1 总体设计要求依据提供的拟定海洋工程水池基建图纸如图2-1所示：海洋工程水池的主要参数为长度32m，宽度30m，深度4.7m，水深4.2m（含假底及搁墩高度1.2m），L型的消波滩长度均是6m。海洋工程水池有效试验长度25m，宽度23m，试验水深3m，最大波高0.5m

图 2-2 可升降钢结构假底原理示意图钢结构假底:上底板采用钢板，为了方便造流管、横纵梁的安装以及，上板设计成 200 多块板拼装式，并且部分区域采用螺栓连接。上通过工字钢及组合钢梁连接在一起。为减轻假底重量，方便提升，底上还可以开孔。导向柱:4 根导向柱固定在池底，，安装在钢结构平台的四个角，主要底钢结构平台升降起导向作用。升降以及制动装置:导向柱上端超出水面位置的顶端各焊接一个安平台放置 4 台带变频功能电机的卷扬机（绞车）进行升降控制，通个卷扬机上的制动器以及电机的制动，来实现钢结构假底的制动定由于海洋工程水池还包含造波造流造浪功能，为防止假底在水下浪作用下发生横向位移对导向柱和水池壁造成碰撞还需在假底和导向间增加横向锁紧控制以及视频监控。造流系统：围绕假底进行循环形式的造流系统[8]是依靠在假底下方
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75

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本文编号：2609861