高海况下收放装置动力学及控制策略研究

摘要

在高海况下,收放装置在回收水下装置作业过程中,由于海浪运动的影响,引起水下装置的大幅摆动和钢丝绳张力的剧烈变化。鉴于高海况下海试作业环境的复杂性和水下装置回收操纵实验条件的局限性,以船载收放装置为研究对象,采用虚拟样机技术、控制技术及协同仿真技术,对其动力学模型及控制问题进行了研究,论文研究工作如下:
　　(1)根据空间几何约束和性能约束,综合运用现代设计方法设计高海况下使用的收放装置。
　　(2)应用递归算法理论、柔性多体动力学理论及接触理论,将钢丝绳离散为有限梁单元,引入钢丝绳与卷筒的接触模型,采用相对节点位移法建立钢丝绳与卷筒接触动力学平衡方程。
　　(3)建立了收放装置系统虚拟样机模型,分别进行了多海况和控制条件下收放装置的仿真研究,为提高水下装置回收稳定性和安全性、降低动态载荷、优化整体结构提供了理论依据。
　　(4)为了减小起吊的水下装置摆动和降低起吊钢丝绳张力波动,以回收卷筒和防摇卷筒为执行机构,首次实现了水下装置单边消摆和起吊钢丝绳横张力控制策略,仿真结果说明该策略对减小水下装置摆动和降低钢丝绳张力波动有明显效果。

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引 言

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 收放装置国内外研究现状

1.3 论文的研究内容

2 柔性多体动力学理论

2.1 多刚体系统动力学理论

2.2 柔性多体动力学理论

2.3 小结

3 收放装置动力学模型

3.1 钢丝绳动力学模型

3.2 钢丝绳与卷筒接触模型

3.3 收放装置控制策略研究

3.4 小结

4 收放装置虚拟样机

4.1 收放装置方案设计方法

4.2 多海况下收放装置虚拟样机

4.3 收放装置机械与控制虚拟样机

4.4 小结

5 收放装置仿真研究

5.1 多海况下收放装置仿真研究

5.2 收放装置机械与控制仿真研究

5.3 小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

后 记

附录：攻读硕士学位期间发表的学术论著与参与的科研项目