海洋平台转运吊机主动补偿技术研究

摘要

随着我国提出海洋强国的战略以来，我国对于海洋的开发和探索越来越深入，海上作业也越来越频繁。而且随着我国海军走向深蓝，海上补给能力的建设也显得越来越重要。船用吊机是海上补给的重要设备，为了使船用吊机在海上转运货物时不受海浪的影响，保证补给船舶和货物的安全，对于具备波浪补偿功能的船用起重机的研究就日趋重要。
　　目前国内大部分船用起重机都装备有被动波浪补偿系统，但是被动补偿系统补偿精度低和适应性差，无法使起重机安全有效地转运货物。而主动波浪补偿系统则能克服这些缺点，使起重机安全顺利地完成海上转运作业。
　　本文采用理论研究、计算机建模与仿真相结合的方法对船用起重机主动补偿系统进行研究。本文的主要工作有:
　　1、基于机器人学中的D-H方法建立了母船多自由度运动时的起重机运动学模型，并对模型进行仿真分析，研究母船的不同运动对于起重机吊臂末端运动的影响。
　　2、对船用起重机的主动补偿原理进行研究，确定对起重机的吊臂末端进行主动运动补偿，建立了两种主动补偿算法，通过算法求得补偿吊臂末端在地面坐标系中X方向和Y方向运动所需的起重机的三个自由度的速度。使用Matlab/Simulink软件在两种不同的母船运动情况下对这两种补偿算法进行仿真研究，两种算法均能很好地补偿起重机吊臂末端在地面坐标系中X方向和Y方向的的运动，且第二种算法的补偿效果要优于第一种。
　　3.对起重机执行机构的液压系统进行数学建模，并对船用起重机主动补偿系统的工作原理进行分析。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题的研究背景及意义

1．2波浪补偿装置的分类

1．3主动波浪补偿技术国内外研究现状

1．3．1国外研究现状

1．3．2国内研究现状

1．4本课题的主要研究内容

第2章船用起重机的工作原理及系统建模

2．1引言

2．2船用起重机的工作原理

2．2．1船用起重机的分类

2．2．2船用起重机的工作原理分析

2．3船用起重机的运动学模型

2．3．1模型的数学基础及相关理论

2．3．2船用起重机运动学模型建立

2．4执行机构的液压系统建模

2．4．1比例阀控马达液压系统建模

2．4．2比例阀控缸液压系统建模

2．5本章小结

第3章主动运动补偿原理及系统组成

3．1引言

3．2 Schaub主动补偿方案分析

3．2．1相关数学基础及理论

3．2．2主动运动补偿算法

3．3对吊臂末端主动补偿的算法

3．3．1第一种主动补偿算法

3．3．2第二种主动补偿算法

3．4主动补偿系统的组成及工作原理

3．4．1测量单元

3．4．2控制单元

3．4．3执行单元

3．4．4主动补偿系统的工作原理

3．5本章小结

第4章主动补偿系统的仿真

4．1引言

4．2运动学正解仿真

4．2．1母船横摇运动时的吊臂末端位置分析

4．2．2母船纵摇运动时的吊臂末端位置分析

4．2．3母船横纵艏摇、升沉运动时的吊臂末端位置分析

4．3运动学反解仿真

4．3．1第一种算法的仿真结果

4．3．2第二种算法的仿真结果

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢