特种收放装置设计与控制系统研究

摘要

本文研究的课题源自于海底矿产勘探、深海环境调查、石油开发等切实需求。深海海底拥有不可估量的重要战略资源，这些资源的勘探、开发都离不开深海海洋平台。而新的工作环境对海洋平台的卷筒提出了更加苛刻的要求，传统的螺旋型绳槽结构卷筒不能够适应重载、大扬程的高强度工作环境，同时具有多层缠绕功能的卷筒具有较长的设计周期、较长的开发成本等诸多问题，综合研究后提出本文课题。在充分探讨与研究了国内与国外的技术现状之后，提出了的一种基于BP神经网络的设计方法。本文在充分的研究了双折线绳槽卷筒的综合性能、基本设计原理方法的基础上，应用神经网络技术设计双折线绳槽卷筒的技术参数，实现设计、开发周期的缩减、设计过程的简单化的目的，并运用运动学、力学分析工具对设计的结构模型进行仿真，验证设计的合理性。
　　首先本文讨论了不同种类结构的折线类绳槽卷筒的优点与缺点，基本构造与特征，其中重点研究了双折线绳槽卷筒的特征、工作原理，关键结构的设计方法。按照大起重量、大扬程的设计参数，推导出双折线绳槽卷筒的设计参数计算模型，推导出了垫块的数学模型，并进行参数化3D建模。利用matlab软件对数据作归一化整理，计算出可作用于BP神经网络的18组训练样本和2组检验样本。
　　其次，本文研究与讨论了BP神经网络的组织构型、工作原理和研究状况，对神经网络的几种基础算法进行了分析与探究，运用VB软件进行数据的预处理程序的编写，在此基础上对训练样本进行处理。讨论了调节神经网络的几种基本构型和各个关键参数的基本方法，最后计算出最佳的神经网络模型的结构与其参数。并运用学习好的网络系统，进行检验样本的检验，验证所设计的神经网络模型及其参数的合理性。
　　接着，本文介绍了基于UG软件的运动学仿真，并运用刚性小球代替柔性钢丝绳进行双折线绳槽卷筒和钢丝绳组合体的运动仿真，通过运动仿真展示双折线绳槽卷筒的基本运动特性、运动过程，又根据已经设计、计算好的双折线绳槽卷筒的参数，建立模型并进行的力学分析。研究讨论了双折线绳槽卷筒的应力分布云和受力情况下的疲劳情况，对双折线绳槽卷筒简化模型进行仿真计算。
　　最后本文研究了被动式波浪补偿技术在国内外的技术现状，建立被动式波浪补偿机构的基本与数学模型，通过对被动式波浪补偿技术的研究，解决了由海水运动引起的海洋平台的垂直波动对被起吊装置的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文研究的目的与意义

1.2 论文相关课题的国内外研究发展与现状

1.3 本文主要的研究内容

第2章 双折线绳槽卷筒的设计

2.1 绳槽卷筒特点

2.2 双折线绳槽卷筒的样本设计

2.4 本章小结

第3章 垫块的参数化设计

3.1 UG 参数建模介绍

3.2 表达式在UG的应用

3.3 垫块的数学模型

3.4 本章小结

第4章 基于神经网络的卷筒设计

4.1 人工神经网络的发展及理论基础

4.2 BP 神经网络

4.3 基于神经网络的折线绳槽设计

4.4 本章小结

第5章 结构仿真应力分析

5.1 运动仿真

5.2 简化模型的运动分析

5.3 模型的静力学分析

5.4 本章小结

第6章 被动波浪补偿

6.1 被动波浪补偿装置的工作原理

6.2 波浪补偿装置与起重装置的动力学模型

6.3 系统数学模型的建立与求解

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表及被录用的学术论文目录

致谢