船舶液压稳定平台的设计与分析

摘要

船舶在海面上航行时，由于受到风、浪等因素的影响，不可避免地产生横摇、纵摇和垂荡运动，从而影响船上一些仪器设备的正常工作。船舶稳定平台能够隔离外界因素对船体的影响，使所承载的仪器设备保持水平，确保其正常、稳定工作，因此在工业生产中得到了广泛的应用。船舶液压稳定平台采用液压驱动，目前多为可以补偿船舶横摇和纵摇的二自由度平台。但船舶在海上还存在明显垂荡运动，同样需要补偿，本文结合这一实际需要，设计了一种新型的船舶液压稳定平台，并进行了相应的分析。
　　 首先，本文介绍了国内外稳定平台的发展概况，对电液伺服控制技术、PLC和船舶姿态信号采集方法进行了简要概述。
　　 其次，设计了船舶液压稳定平台的机械机构，在传统的两自由度平台框架下方加入剪叉机构，用于补偿船舶的垂荡运动。之后，对液压稳定平台的结构进行了相应的分析。并利用ANSYS软件对稳定平台机构进行了静力分析。
　　 再次，针对液压稳定平台的结构，设计了相应的液压驱动系统，并对系统进行了建模分析。
　　 最后，根据系统模型，选取PID控制方式，使用MATLAB软件进行了仿真分析，根据仿真结果存在的不足，采用积分分离和比例分离的方法对传统PID控制进行了改进，并再次进行了仿真分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题意义

1.2船舶液压稳定平台综述

1.2.1稳定平台结构和原理

1.2.2国内外稳定平台发展现状

1.3电液伺服控制技术概述

1.4 PLC简介

1.5船舶姿态信号采集概述

1.6研究内容及体系结构

第2章船舶液压稳定平台的结构设计和运动学分析

2.1稳定平台结构设计

2.2稳定平台机构的运动学分析

2.2.1垂荡机构运动学分析

2.2.2横、纵摇机构运动学分析

2.3稳定平台机构的静力分析

2.3.1 ANSYS软件简介

2.3.2垂荡运动机构静力分析

2.3.3横、纵摇运动机构静力分析

第3章液压驱动系统的设计与建模

3.1稳定平台液压驱动系统设计

3.2稳定平台液压系统的建模分析

3.2.1垂荡运动机构液压系统建模分析

3.2.2横、纵摇运动机构液压系统建模分析

第4章船舶液压稳定平台仿真实验研究

4.1 MATLAB软件简介

4.2一般PID控制器的仿真

4.2.1垂荡运动机构PID控制器的仿真

4.2.2横、纵摇运动机构PID控制器的仿真

4.3改进的PID控制器仿真

结论与展望

参考文献

附录 系统PID控制MATLAB代码

致谢