远洋捕捞柔性过驳系统关键技术研究

发布时间：2020-10-11 00:03

　　 随着近海渔业资源的衰减,远洋捕捞业开始快速发展壮大；远洋渔业是关乎国家安全、维护海洋权益的战略性、资源性产业。远洋捕获的作业周期长,在将中间收获定期用船运回国内时需要进行货物过驳操作。由于远海海况恶劣,用捕捞船上自身的吊杆进行货物过驳的危险性大、效率低,而用专用运输船进行货物过驳和运输将增加远洋捕获企业的成本。开发适用于远洋捕捞船只的过驳系统,实现恶劣海况下捕捞船之间的快速货物过驳,用捕捞船代替专用运输船,既可以节约运输成本又能缩短捕捞船的轮换周期,从而大大促进远洋捕捞业的发展。本文根据捕捞船只的过驳要求,提出一种具有波浪主动补偿功能的柔性过驳系统,该系统由垂直提升机、柔性滑道和带式输送机组成,以工控机作为上位机,PLC作为下位机。本文首先阐述了柔性过驳系统中垂直提升机、柔性滑道等关键机构设计；然后为了实现波浪主动补偿,本文采用UWB技术测量船只位置距离,通过坐标换算确定柔性滑道两端点的坐标关系,根据悬链线理论确定柔性滑道长度计算公式,并运用基于BP神经网络时间序列法预测柔性滑道姿态变化,其中数据运算采用MATLAB软件完成；上位机以LabVIEW程序设计为主,为用户提供信息全面、操控简单的控制界面,对于复杂的数据运算,本文采用LabVIEW与MATLAB混合编程的编程方法,LabVIEW结合MATLAB的强大的运算功能,可以在完成UWB的数据采集的基础上实现柔性滑道姿态预测,最后将预测结果传给下位机；下位机以PLC程序设计为主,根据系统控制要求分模块设计子程序。本文增加预测理论,实现波浪主动补偿,从而实现安全过驳任务。根据本文所阐述的柔性过驳系统机构设计和控制系统设计,进行模型模拟试验,试验结果表明：该柔性过驳模型系统安全可靠、过驳效率高；该设计方案具有较强的可行性和实用性。
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S972
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 海上过驳系统介绍
    1.3 海上过驳系统国内外现状
    1.4 波浪补偿装置研究现状
    1.5 本文主要研究内容
    1.6 本章小结
第二章 新型过驳系统的方案设计及关键机构设计
    2.1 过驳系统技术指标及难点分析
        2.1.1 过驳系统的技术指标
        2.1.2 过驳系统的难点问题分析
    2.2 柔性过驳系统方案提出
    2.3 柔性过驳系统控制方案
        2.3.1 控制系统主要功能分析
        2.3.2 控制系统方案提出
    2.4 柔性过驳系统设计关键技术分析
    2.5 柔性过驳系统关键机构设计
        2.5.1 垂直提升机的设计
        2.5.2 柔性滑道设计
    2.6 本章小结
第三章 柔性过驳系统波浪主动补偿研究
    3.1 柔性滑道姿态研究
        3.1.1 柔性滑道要点分析
        3.1.2 柔性滑道姿态建模
        3.1.3 柔性滑道长度控制
    3.2 过驳船只波浪运动检测的研究
        3.2.1 过驳船只波浪运动检测方案
        3.2.2 测距方案选择及研究
        3.2.3 坐标换算
    3.3 柔性过驳系统波浪主动补偿方案
    3.4 预测方法比较研究
    3.5 BP神经网络结构特点及学习过程
    3.6 本系统BP神经网络设计与建立
        3.6.1 神经网络结构的确定
        3.6.2 样本数据库的建立
    3.7 MATLAB运算设计
        3.7.1 MATLA中BP神经网络工具箱简介
        3.7.2 MATLAB程序设计实现BP神经网络
    3.8 本章小结
第四章 柔性过驳系统的控制系统设计研究
    4.1 控制系统整体设计
        4.1.1 控制系统方案设计
        4.1.2 控制要求分析
        4.1.3 系统信号采集分析
    4.2 控制系统硬件选型
        4.2.1 PLC控制器的选型
        4.2.2 触摸屏选型
        4.2.3 电源模块的设计
    4.3 控制系统中PLC程序设计
        4.3.1 PLC的I/O点分配
        4.3.2 PLC主程序设计
        4.3.3 PLC程序初始化
        4.3.4 滑道长度控制
        4.3.5 伺服扭矩控制
        4.3.6 协同控制
        4.3.7 故障处理
        4.3.8 运输状态识别
    4.4 LabVIEW的程序设计
        4.4.1 主界面设计
        4.4.2 参数设置界面
        4.4.3 数据采集及处理
    4.5 触摸屏界面及程序设计
    4.6 本章小结
第五章 柔性过驳系统模型实验分析
    5.1 模型设计制造
    5.2 实验步骤及实验场所
    5.3 试验结论及分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
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本文编号：2835738