基于恒张力原理的绞车升沉补偿系统研究
发布时间：2021-01-21 16:31
丰富的海洋石油资源吸引了全球各个国家去探索发掘,而确保海洋作业安全高效进行是海洋石油事业发展的必备条件。升沉补偿装置作为其主要装置之一,由于其应用的重要性和广泛性,近年来得到了较快发展。但我国海上作业使用的升沉补偿系统仍然主要靠国外进口,不仅技术受制于人,还价格昂贵,费时误工。因此,为了提升我国海洋工程的开发能力、维护我国海洋权益,研制具有我国自主知识产权的升沉补偿装置迫在眉睫。升沉补偿装置作为海洋钻井平台必备的辅助设备,其性能的优劣直接决定钻进质量的好坏和施工安全。本文以基于恒张力原理的绞车主动补偿装置作为升沉补偿设计方案,围绕提高升沉补偿效果这一核心目标,展开了对绞车结构设计、控制理论模型建立、上位机软件编写及伺服系统设计及调试等方面的研究工作。（1）针对海洋钻井平台升沉补偿装置查阅了大量文献和资料,对现有产品的原理、结构和动力形式做了归纳总结,指出了各类产品在实际应用过程中存在的不足。对我国海洋矿区的气候条件进行了调查,并对钻进系统在海浪作用下的运动状态进行了分析。最后以上述调查分析为依据提出了基于恒张力原理的绞车主动升沉补偿器的整体设计方案,并确定了升沉补偿系统的参数。（2）现...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 研究背景、目的及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 研究课题的目的
1.1.3 研究课题的意义
§1.2 升沉补偿系统综述
1.2.1 升沉补偿系统结构及原理
1.2.2 升沉补偿系统的动力形式
§1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
§1.4 总结
§1.5 论文主要研究内容
第二章 恒张力绞车升沉补偿系统方案及性能指标
§2.1 海洋矿区地理环境
§2.2 钻井平台在海浪作用下的运动分析
§2.3 大钩运动分析
§2.4 系统方案及设计指标
§2.5 本章小结
第三章 恒张力绞车模型的设计
§3.1 基于相似原理的绞车模型参数确定
§3.2 绞车模型结构设计
§3.3 钢丝绳的选择
§3.4 卷筒的设计
3.4.1 卷筒直径和长度
3.4.2 卷筒壁厚设计
3.4.3 卷筒强度计算及检验
3.4.4 卷筒的动力学参数
§3.5 电机的选择
§3.6 行星齿轮减速器的选择
§3.7 电磁离合器的选择
§3.8 电磁粉末制动器的选择
§3.9 绞车传动部分设计计算
§3.10 绞车三维模型和实验样机
§3.11 本章小结
第四章 升沉补偿系统伺服控制研究
§4.1 伺服控制系统数学模型建立
4.1.1 伺服电机和驱动器的数学模型
4.1.2 减速器数学模型
4.1.3 张力控制数学模型
§4.2 PID控制设计
4.2.1 PID控制原理
4.2.2 数字PID控制算法
4.2.3 PID控制仿真分析
§4.3 参数自整定模糊PID控制器设计
4.3.1 模糊控制概念
4.3.2 模糊自适应PID控制基本原理
4.3.3 精确量与模糊量之间的转换
4.3.4 隶属函数的确定
4.3.5 PID参数整定原则和控制规则表的建立
4.3.6 模糊自适应整定PID仿真分析
§4.4 本章小结
第五章 基于LabVIEW的绞车升沉补偿控制系统设计
§5.1 基于LabVIEW的模糊控制器设计
5.1.1 输出、输入语言变量的定义
5.1.2 模糊规则库的创建
5.1.3 制定解模糊判决
5.1.4 非线性控制面绘制
§5.2 模糊PID控制系统程序设计
5.2.1 PID控制程序设计
5.2.2 模糊控制器程序设计
5.2.3 张力控制模块程序
5.2.4 电机转速控制程序设计
5.2.5 上位机界面设计
§5.3 硬件系统设计
§5.4 系统验证实验与分析
§5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
§6.1 本文的工作总结
§6.2 对今后工作的展望
致谢
参考文献
本文编号：2991512
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 研究背景、目的及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 研究课题的目的
1.1.3 研究课题的意义
§1.2 升沉补偿系统综述
1.2.1 升沉补偿系统结构及原理
1.2.2 升沉补偿系统的动力形式
§1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
§1.4 总结
§1.5 论文主要研究内容
第二章 恒张力绞车升沉补偿系统方案及性能指标
§2.1 海洋矿区地理环境
§2.2 钻井平台在海浪作用下的运动分析
§2.3 大钩运动分析
§2.4 系统方案及设计指标
§2.5 本章小结
第三章 恒张力绞车模型的设计
§3.1 基于相似原理的绞车模型参数确定
§3.2 绞车模型结构设计
§3.3 钢丝绳的选择
§3.4 卷筒的设计
3.4.1 卷筒直径和长度
3.4.2 卷筒壁厚设计
3.4.3 卷筒强度计算及检验
3.4.4 卷筒的动力学参数
§3.5 电机的选择
§3.6 行星齿轮减速器的选择
§3.7 电磁离合器的选择
§3.8 电磁粉末制动器的选择
§3.9 绞车传动部分设计计算
§3.10 绞车三维模型和实验样机
§3.11 本章小结
第四章 升沉补偿系统伺服控制研究
§4.1 伺服控制系统数学模型建立
4.1.1 伺服电机和驱动器的数学模型
4.1.2 减速器数学模型
4.1.3 张力控制数学模型
§4.2 PID控制设计
4.2.1 PID控制原理
4.2.2 数字PID控制算法
4.2.3 PID控制仿真分析
§4.3 参数自整定模糊PID控制器设计
4.3.1 模糊控制概念
4.3.2 模糊自适应PID控制基本原理
4.3.3 精确量与模糊量之间的转换
4.3.4 隶属函数的确定
4.3.5 PID参数整定原则和控制规则表的建立
4.3.6 模糊自适应整定PID仿真分析
§4.4 本章小结
第五章 基于LabVIEW的绞车升沉补偿控制系统设计
§5.1 基于LabVIEW的模糊控制器设计
5.1.1 输出、输入语言变量的定义
5.1.2 模糊规则库的创建
5.1.3 制定解模糊判决
5.1.4 非线性控制面绘制
§5.2 模糊PID控制系统程序设计
5.2.1 PID控制程序设计
5.2.2 模糊控制器程序设计
5.2.3 张力控制模块程序
5.2.4 电机转速控制程序设计
5.2.5 上位机界面设计
§5.3 硬件系统设计
§5.4 系统验证实验与分析
§5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
§6.1 本文的工作总结
§6.2 对今后工作的展望
致谢
参考文献
本文编号：2991512
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/2991512.html
