海浪补偿模拟系统的优化设计及实验分析
发布时间：2021-01-03 11:52
在海洋环境中,吊运工作已经成为海上运输的重要角色,其典型的设备包括船用起重机、吊运机等。但是受潮汐和风浪流等影响,海上工作人员不能稳定的在船上工作,这给作业人员的人身安全带来极大的风险,同时也给海上资源的开采带来不便。目前,采用单自由度和三自由度的补偿系统来解决以上问题比较常见,但根据作业环境的不同,设备对补偿需求也不同,故本文为了在实验室环境下研究海浪补偿技术,以10吨左右的船只在2级海浪下作为补偿的应用背景,设计了双六自由度Stewart平台叠加的船舶运动模拟系统和补偿系统,来对海浪引起的船体运动进行补偿。论文来源于同集美大学合作研发的国家海洋局海洋经济专项子课题“海洋物流装备智能控制平台建设（编号:2014FJPT03）”,研究了基于六自由度Stewart平台的海浪补偿模拟系统,分别对平台的铰链选取、铰点布置、硬件选取、结构参数等进行了设计,并利用序列二次规划算法（SQP）对平台的结构参数进行优化,得到了性能最佳的平台系统,为之后的课题研究奠定了良好的基础。同时,此系统以模拟船体运动的方式对补偿系统进行实验研究,不仅节省了资源与财力,也为海上作业的后续研究提供了理论和实际基础。本...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外研究现状综述
1.3.1 运动模拟技术的国内外研究现状
1.3.2 海浪补偿技术的国内外研究现状
1.3.3 并联机构优化设计的国内外研究现状
1.4 主要研究内容及章节安排
第2章 海浪补偿模拟系统的总体方案设计
2.1 引言
2.2 系统的总体设计流程
2.3 海浪补偿模拟系统的功能设计
2.3.1 模拟系统的功能需求
2.3.2 补偿系统的功能需求
2.4 海浪补偿模拟系统的结构设计
2.4.1 补偿系统的结构设计
2.4.2 驱动单元的硬件选取
2.5 本章小结
第3章 海浪补偿模拟系统的机构学分析
3.1 引言
3.2 补偿平台的系统描述
3.3 补偿平台的运动学逆解分析
3.3.1 位置逆解分析
3.3.2 速度逆解分析
3.3.3 机构部件的运动学分析
3.4 补偿平台的动力学逆解分析
3.5 补偿平台的性能指标分析
3.5.1 奇异性分析
3.5.2 速度和力分析
3.5.3 各向同性分析
3.5.4 灵巧性分析
3.5.5 可操作性分析
3.6 本章小结
第4章 海浪补偿模拟系统的结构参数优化
4.1 引言
4.2 性能指标与优化变量的选取
4.2.1 性能指标的选取
4.2.2 优化变量的选取
4.3 目标函数与约束条件的确定
4.3.1 目标函数的确定
4.3.2 约束条件的确定
4.4 优化设计
4.4.1 序列二次规划算法
4.4.2 优化结果分析
4.5 本章小结
第5章 海浪补偿模拟系统的建模与分析
5.1 引言
5.2 Adams的建模
5.3 Adams的系统仿真分析
5.3.1 海浪补偿平台的运动学分析
5.3.2 海浪补偿平台的动力学分析
5.4 本章小结
第6章 海浪补偿模拟系统的搭建及实验研究
6.1 引言
6.2 系统平台搭建
6.3 性能检测实验
6.3.1 同步性能检测
6.3.2 动态响应检测
6.3.3 协调运动检测
6.4 本章小结
第7章 研究工作总结及展望
7.1 研究工作总结
7.2 继续研究方向
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逆运动学的6-UPS并联机构运动学参数辨识方法[J]. 赵海波,李巍,王一建. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]基于6-UPS并联构型的运动学建模与仿真[J]. 李晓刚,林新峰,胡耀增. 山东工业技术. 2015(21)
[3]深海作业起重机升沉补偿系统的研究现状[J]. 贺子奇,曹旭阳,董航,高顺德. 工程机械与维修. 2015(09)
[4]基于运动学分配性能的并联机构优化设计[J]. 张立杰,郭菲,李永泉,马亚磊. 农业机械学报. 2015(04)
[5]深海钻井升沉补偿装置国内现状及发展思路[J]. 刘清友,徐涛. 西南石油大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]我国成功研发首台4500米级深海遥控作业型潜水器（海马号ROV）[J]. 左朝胜,陈惠玲. 黑龙江科技信息. 2014(12)
[7]深水绞车半主动升沉补偿系统设计及仿真[J]. 李明婕,段梦兰,叶茂,任晓瑶,秦文婷,吕博. 液压与气动. 2014(02)
[8]光纤陀螺仪及其应用[J]. 王丽琴. 自动化与仪器仪表. 2013(05)
[9]海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿系统设计[J]. 黄鲁蒙,张彦廷,刘美英,齐明侠. 石油学报. 2013(03)
[10]MATLAB优化工具箱在机械优化设计中的应用[J]. 刘红娟. 新技术新工艺. 2012(08)
博士论文
[1]海洋钻井绞车升沉补偿系统设计及控制策略研究[D]. 黄鲁蒙.中国石油大学(华东) 2015
[2]六自由度运动模拟平台的分析及结构参数的优化[D]. 刘国军.哈尔滨工业大学 2014
[3]飞行模拟器液压Stewart平台奇异位形分析及其解决方法研究[D]. 马建明.哈尔滨工业大学 2010
[4]船舶六自由度运动模拟台及其控制方法研究[D]. 杨鹏.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]超大载荷电动缸技术及其在试验机上的应用研究[D]. 杨恺.吉林大学 2017
[2]六自由度船舶运动模拟试验台的设计[D]. 王桂霞.华东理工大学 2016
[3]六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究[D]. 谢龙辉.浙江大学 2016
[4]六自由度Stewart平台运动学分析与优化[D]. 杨泽国.中国地质大学(北京) 2015
[5]海上作业绞车式主动升沉补偿系统设计与仿真[D]. 贺子奇.大连理工大学 2015
[6]基于并联机构的海上模拟运动平台的仿真与实验研究[D]. 张军.中国海洋大学 2015
[7]船舶模拟器六自由度平台建模及控制算法研究[D]. 陈晶晶.大连海事大学 2015
[8]六自由度隔振平台优化设计与控制[D]. 张邦民.南京航空航天大学 2014
[9]并联四自由度舰载稳定平台特性及控制研究[D]. 苏士如.燕山大学 2014
[10]六自由度并联机构的仿真与结构优化[D]. 曲展龙.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2954936
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外研究现状综述
1.3.1 运动模拟技术的国内外研究现状
1.3.2 海浪补偿技术的国内外研究现状
1.3.3 并联机构优化设计的国内外研究现状
1.4 主要研究内容及章节安排
第2章 海浪补偿模拟系统的总体方案设计
2.1 引言
2.2 系统的总体设计流程
2.3 海浪补偿模拟系统的功能设计
2.3.1 模拟系统的功能需求
2.3.2 补偿系统的功能需求
2.4 海浪补偿模拟系统的结构设计
2.4.1 补偿系统的结构设计
2.4.2 驱动单元的硬件选取
2.5 本章小结
第3章 海浪补偿模拟系统的机构学分析
3.1 引言
3.2 补偿平台的系统描述
3.3 补偿平台的运动学逆解分析
3.3.1 位置逆解分析
3.3.2 速度逆解分析
3.3.3 机构部件的运动学分析
3.4 补偿平台的动力学逆解分析
3.5 补偿平台的性能指标分析
3.5.1 奇异性分析
3.5.2 速度和力分析
3.5.3 各向同性分析
3.5.4 灵巧性分析
3.5.5 可操作性分析
3.6 本章小结
第4章 海浪补偿模拟系统的结构参数优化
4.1 引言
4.2 性能指标与优化变量的选取
4.2.1 性能指标的选取
4.2.2 优化变量的选取
4.3 目标函数与约束条件的确定
4.3.1 目标函数的确定
4.3.2 约束条件的确定
4.4 优化设计
4.4.1 序列二次规划算法
4.4.2 优化结果分析
4.5 本章小结
第5章 海浪补偿模拟系统的建模与分析
5.1 引言
5.2 Adams的建模
5.3 Adams的系统仿真分析
5.3.1 海浪补偿平台的运动学分析
5.3.2 海浪补偿平台的动力学分析
5.4 本章小结
第6章 海浪补偿模拟系统的搭建及实验研究
6.1 引言
6.2 系统平台搭建
6.3 性能检测实验
6.3.1 同步性能检测
6.3.2 动态响应检测
6.3.3 协调运动检测
6.4 本章小结
第7章 研究工作总结及展望
7.1 研究工作总结
7.2 继续研究方向
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逆运动学的6-UPS并联机构运动学参数辨识方法[J]. 赵海波,李巍,王一建. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]基于6-UPS并联构型的运动学建模与仿真[J]. 李晓刚,林新峰,胡耀增. 山东工业技术. 2015(21)
[3]深海作业起重机升沉补偿系统的研究现状[J]. 贺子奇,曹旭阳,董航,高顺德. 工程机械与维修. 2015(09)
[4]基于运动学分配性能的并联机构优化设计[J]. 张立杰,郭菲,李永泉,马亚磊. 农业机械学报. 2015(04)
[5]深海钻井升沉补偿装置国内现状及发展思路[J]. 刘清友,徐涛. 西南石油大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]我国成功研发首台4500米级深海遥控作业型潜水器（海马号ROV）[J]. 左朝胜,陈惠玲. 黑龙江科技信息. 2014(12)
[7]深水绞车半主动升沉补偿系统设计及仿真[J]. 李明婕,段梦兰,叶茂,任晓瑶,秦文婷,吕博. 液压与气动. 2014(02)
[8]光纤陀螺仪及其应用[J]. 王丽琴. 自动化与仪器仪表. 2013(05)
[9]海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿系统设计[J]. 黄鲁蒙,张彦廷,刘美英,齐明侠. 石油学报. 2013(03)
[10]MATLAB优化工具箱在机械优化设计中的应用[J]. 刘红娟. 新技术新工艺. 2012(08)
博士论文
[1]海洋钻井绞车升沉补偿系统设计及控制策略研究[D]. 黄鲁蒙.中国石油大学(华东) 2015
[2]六自由度运动模拟平台的分析及结构参数的优化[D]. 刘国军.哈尔滨工业大学 2014
[3]飞行模拟器液压Stewart平台奇异位形分析及其解决方法研究[D]. 马建明.哈尔滨工业大学 2010
[4]船舶六自由度运动模拟台及其控制方法研究[D]. 杨鹏.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]超大载荷电动缸技术及其在试验机上的应用研究[D]. 杨恺.吉林大学 2017
[2]六自由度船舶运动模拟试验台的设计[D]. 王桂霞.华东理工大学 2016
[3]六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究[D]. 谢龙辉.浙江大学 2016
[4]六自由度Stewart平台运动学分析与优化[D]. 杨泽国.中国地质大学(北京) 2015
[5]海上作业绞车式主动升沉补偿系统设计与仿真[D]. 贺子奇.大连理工大学 2015
[6]基于并联机构的海上模拟运动平台的仿真与实验研究[D]. 张军.中国海洋大学 2015
[7]船舶模拟器六自由度平台建模及控制算法研究[D]. 陈晶晶.大连海事大学 2015
[8]六自由度隔振平台优化设计与控制[D]. 张邦民.南京航空航天大学 2014
[9]并联四自由度舰载稳定平台特性及控制研究[D]. 苏士如.燕山大学 2014
[10]六自由度并联机构的仿真与结构优化[D]. 曲展龙.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2954936
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/2954936.html
