耙吸挖泥船泥舱装载过程机理分析与研究

发布时间：2021-03-31 18:08

　　挖泥船是造岛、建港重器。在大数据、信息化时代背景下,挖泥船智能疏浚是未来疏浚业的发展方向。传统的耙吸挖泥船施工作业更多依靠操耙手观察疏浚仪表及作业状态来调整控制方式以保持疏浚效率,这种作业方式更多依赖于操作员的施工经验和状态。智能疏浚系统结合疏浚机理和数学模型,收集、分析、处理独立系统的工作状态,预测疏浚产量,进行滚动优化与自主学习,提供最佳的施工策略。因此,开展智能疏浚研究以提高挖泥船疏浚效率具有重要意义。本文依托中交疏浚技术装备国家工程研究中心基金项目,针对耙吸挖泥船优化装舱难题,在泥沙沉降机理建模、装舱参数估计、疏浚土质估计器设计和泥沙沉降过程重要参数实时预测等方面开展了研究。研究成果为耙吸挖泥船疏浚优化提供了解决方案,并在智能疏浚系统中得到了应用。主要工作如下:（1）泥沙沉降机理分析与建模研究。针对挖泥船的装舱特性,引入时变的土壤颗粒直径参数,构建了与沉降过程重要参数相关联的动态沉积模型,设计土质粒径估计器框架,采用随机游走策略对时变土质特性进行了动态模拟。（2）影响装舱产量因素分析。建立装舱重要状态变量,给出装舱性能优化评估指标,对舱型尺寸、舱内初始泥水混合物体积和密度、进舱... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的及意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的目的及意义
    1.2 耙吸挖泥船疏浚系统简介
    1.3 国内外研究现状和发展趋势
        1.3.1 研究难点
        1.3.2 国外研究现状
        1.3.3 国内研究现状
        1.3.4 发展趋势
    1.4 课题研究的内容与文章结构
        1.4.1 课题研究内容
        1.4.2 文章结构
第2章 装舱沉积过程分析与建模
    2.1 引言
    2.2 动态沉积模型
        2.2.1 基本平衡方程
        2.2.2 泥沙沉降流量
        2.2.3 溢流流量
        2.2.4 溢流密度
    2.3 与土质粒径相关参数
        2.3.1 静水沉降速度
        2.3.2 侵蚀系数
        2.3.3 阻碍沉降系数
    2.4 装舱数据采集
        2.4.1 进舱密度
        2.4.2 进舱流量
        2.4.3 装舱质量
        2.4.4 液面高度
        2.4.5 溢流堰高度
    2.5 沉降参数估计模型
        2.5.1 粒径随机游走模型
        2.5.2 粒径估计模型
    2.6 本章小结
第3章 装舱性能敏感因素分析
    3.1 引言
    3.2 装舱评估指标
    3.3 舱型尺寸
        3.3.1 缩放准则
        3.3.2 基本参数
        3.3.3 敏感度分析
    3.4 舱内初始混合物体积和密度
    3.5 进舱密度
    3.6 土壤颗粒直径
        3.6.1 土壤颗粒大小级别与质地分类
        3.6.2 灵敏度分析
    3.7 本章小结
第4章 离线粒径估计
    4.1 引言
    4.2 模式搜索法
    4.3 沉积模型校正
        4.3.1 溢流流量校正
        4.3.2 泥舱水平面积校正
    4.4 土质粒径的校准
        4.4.1 离线估计结果
        4.4.2 沉积模型验证
    4.5 本章小结
第5章 在线粒径估计
    5.1 引言
    5.2 标准粒子滤波
        5.2.1 递推贝叶斯滤波理论
        5.2.2 蒙特卡罗模拟理论
        5.2.3 序贯重要性采样
        5.2.4 重要性权值退化与重采样
        5.2.5 算法实现
    5.3 连续型反馈粒子滤波
        5.3.1 算法概述
        5.3.2 算法介绍
        5.3.3 反馈增益函数合成
        5.3.4 算法实现
        5.3.5 BPF与FPF性能分析
    5.4 连续-离散型反馈粒子滤波
        5.4.1 算法介绍
        5.4.2 BPF与CD-FPF性能分析
    5.5 实船参数估计结果
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文及科研成果
致谢
详细摘要


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国疏浚企业国际化与“一带一路”战略——以中交天航局为例[J]. 伊巍,龚宁.  科技和产业. 2018(02)
[2]现代耙吸式挖泥船性能优化设计研究[J]. 梁剑平.  中国水运. 2017(10)
[3]特大型耙吸挖泥船研制及工程应用[J]. 王健,钟志生,丁树友.  水运工程. 2017(08)
[4]基于径向基-Galerkin解的反馈粒子滤波器[J]. 张宏欣,周穗华,冯士民.  电子学报. 2016(01)
[5]基于高速单片机的X射线测厚仪数据采集系统设计[J]. 陈文明,叶云洋.  科技创新与应用. 2015(30)
[6]基于粒子滤波的多枚声呐浮标联合跟踪定位算法[J]. 陈增增,马晓民,陶伟.  声学与电子工程. 2015(01)
[7]雷达式固体料位计在料位监测中的应用[J]. 闫小楼,李云霞,施智操.  包钢科技. 2014(06)
[8]耙吸式挖泥船装舱过程中土壤参数估计与模型验证[J]. 苏贞,曹祥志,袁伟,李炜.  中国港湾建设. 2014(12)
[9]耙吸挖泥船耙头密度估计器研究与分析[J]. 王柳艳,田雨,俞孟蕻.  中国港湾建设. 2014(11)
[10]基于模型的耙吸挖泥船溢流损失估计及模型验证[J]. 曹祥志,李炜,李彦,齐亮.  水运工程. 2014(10)

硕士论文
[1]耙吸挖泥船溢流损失估算研究[D]. 肖晔.上海交通大学 2015
[2]耙吸船装舱效率影响因素分析及预测模型的建立[D]. 李金峰.中国海洋大学 2013
[3]大型耙吸挖泥船泥舱结构设计与研究[D]. 唐旭东.上海交通大学 2012
[4]基于粒子滤波的自航耙吸挖泥船溢流损失估计与控制[D]. 邢家丽.江苏科技大学 2012
[5]数据驱动的耙吸式挖泥船疏浚作业模型及优化[D]. 张朔.上海交通大学 2011
[6]自航耙吸挖泥船挖掘工况系统优化研究[D]. 苏贞.江苏科技大学 2011



本文编号：3111852