船舶液压起重机的消摆控制仿真研究

摘要

船舶液压起重机是一种将底座固定于船舶甲板上的回转式液压起重机，主要用于弥补港口装卸设备的不足和在开阔水域进行船与船之间的货物过驳。船舶液压起重机在工作过程，由于起重机司机的操纵策略和工作环境的影响，起重机的吊重会产生摆动，摆动产生的冲击和振动会降低起重机的工作效率和安全性能，因此有必要对起重机吊重的摆动加以控制。 直接在实际的船舶液压起重机上进行消摆控制的研究存在较大的风险，本文采取虚拟样机的方法对船舶液压起重机的消摆控制进行研究。以实验室船舶液压起重机为研究对象，在Pro/E中建立三维几何模型，导入Adams完成机构和钢丝绳的模型建立以及海浪的模拟;利用AMESim建立起重机的液压系统，并与Adams所建立的起重机机械模型进行联合仿真，实现完整船舶液压起重机虚拟样机的建立。利用理论和实验的方法对所建立的虚拟样机进行验证，修改直至模型能够代替实际的起重机。采用拉格朗日方程建立船舶起重机吊重摆动数学模型，对数学模型和虚拟样机模型仿真可知，起重机变幅机构的运动对吊重摆动的影响很小。采用延迟反馈控制技术对船舶液压起重机的吊重摆动进行控制;利用试探函数法分析起重机吊重摆动受控系统的稳定性;将所设计的消摆控制器应用于虚拟样机上。仿真结果表明:采用延迟反馈控制技术对船舶液压起重机回转机构的操纵进行控制，能够有效抑制吊重的摆动。

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 起重机消摆控制的研究状况

1．2．1 国外的研究情况

1．2．2 国内的研究情况

1．3 本文研究的主要内容

第2章 船舶液压起重机的虚拟样机

2．1 虚拟样机简介

2．2 基于Adams的船舶液压起重机机械系统模型

2．2．1 Pro／E和Adams软件简介

2．2．2 船舶液压起重机机械系统的组成及工作原理

2．2．3 基于Adams的船舶液压起重机机械系统模型

2．3 基于AMESim的船舶起重机液压系统模型

2．3．1 AMESim软件介绍

2．3．2 船舶液压起重机的液压系统组成及工作原理

2．3．3 船舶液压起重机的液压系统模型

2．4 船舶液压起重机的联合仿真模型

2．4．1 基于Adams与AMESim的联合仿真

2．4．2 联合仿真的接口设置

第3章 船舶液压起重机的虚拟样机模型验证

3．1 理论验证

3．1．1 起重机吊臂的受力分析

3．1．2 起重机吊重摆动系统数学模型

3．2 起重机吊重摆角实验验证

3．2．1 摆角的测量装置

3．2．2 仿真与实验结果

第4章 基于延迟反馈技术的船舶液压起重机消摆控制

4．1 船舶起重机消摆控制分析

4．1．1 时间延迟反馈控制技术

4．2 基于延迟反馈的船舶起重机消摆控制器设计

4．3 基于联合仿真的船舶液压起重机消摆控制的实现

4．3．1 船舶液压起重机的消摆控制原理

4．3．2 基于联合仿真的消摆控制

第5章 总结与展望

5．1 结论

5．2 工作展望

致谢

参考文献

在学期间发表的学术论文