海洋拖曳绞车液压调速及张力波动抑制研究

摘要

海洋拖曳绞车作为一种重要的装备机械，在海洋研究及海洋开发等领域得到了广泛应用，液压调速及拖曳张力波动抑制是海洋拖曳绞车的关键技术之一，对其进行研究有助于提高海洋拖曳绞车的控制特性及可靠性，具有重要的学术意义和工程应用价值。
　　 通过理论分析和建模仿真，研究了拖曳绞车采用不同液压调速回路下的调速特性；特别就平衡阀对拖曳绞车调速的稳定性及动态调速性能的影响进行了深入的研究；同时分析并建立了拖曳绞车负载-拖体及拖缆系统的基本特性及数学模型，探讨了拖曳张力波动抑制的工作机理，提出了基于比例溢流阀的拖曳张力波动抑制液压控制系统；并采用校正及主动运动跟踪的控制方案，对拖曳张力波动抑制控制进行了研究，取得了较好的张力波动抑制效果。
　　 论文各章内容分述如下：
　　 第一章对海洋拖曳绞车做了基本介绍，回顾了国内外海洋拖曳绞车液压调速及拖曳张力波动抑制相关技术的国内外研究现状第二章对泵控闭式及开式调速回路在海洋拖曳绞车调速方面的应用特性进行了研究。泵控开式回路在应用于海洋拖曳绞车的收放时一般需要加入平衡阀以平衡负负载，平衡阀的加入极大的影响了系统的动态特性，论文通过理论分析和建模仿真研究了系统各参数对平衡阀系统动态特性的影响，并提出了平衡阀回路设计的一般准则。
　　 第三章通过对海洋拖曳绞车阀控调速回路理论分析和建模仿真，研究了阀控系统在海洋拖曳绞车收放调速过程中的应用特性。
　　 第四章分别提出了应用于海洋拖曳绞车的主动式、被动式和综合式拖曳张力波动抑制液压系统，并对各种工作方式张力波动抑制液压系统的工作机理进行了深入剖析和理论研究。
　　 第五章针对第五章所提出基于比例溢流阀的综合式拖曳张力波动抑制液压系统，设计了内层校正控制器和外层主动控制器，内层校正控制器可独立工作，其工作时系统可作为被动式张力波动抑制系统稳定工作，当内层校正控制器与外层主动控制器配合工作时系统作为主动式张力波动抑制系统工作，可取得显著的张力波动抑制性能。
　　 第六章对论文的工作进行了总结，并展望了今后的研究工作和方向

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 绞车概述

1.1.1 绞车的功能与结构

1.1.2 绞车的分类

1.1.3 绞车在工程领域的应用

1.2 海洋拖曳绞车

1.2.1 拖曳系统与拖曳绞车简介

1.2.2 拖曳绞车的张力波动抑制功能

1.3 课题的研究现状

1.3.1 拖曳绞车液压调速的研究现状

1.3.2 拖曳绞车张力波动抑制的研究现状

1.4 课题的研究意义

1.5 本论文的研究内容与研究方法

2 海洋拖曳绞车泵控收放调速回路研究

2.1 泵控闭式收放调速回路研究

2.1.1 回路工作原理

2.1.2 回路建模分析

2.2 泵控开式收放调速回路研究

2.2.1 回路工作原理

2.2.2 平衡阀释放回路数学建模

2.2.3 平衡阀释放回路动态性能分析

2.3 试验研究

3 海洋拖曳绞车阀控收放调速回路研究

3.1 回路工作原理

3.2 回路建模分析

3.2.1 回收工况下的建模分析

3.2.2 释放工况下的建模分析

3.3 试验研究

4 海洋拖曳绞车张力波动抑制液压系统研究

4.1 前言

4.2 拖曳张力波动抑制液压系统的被控对象分析

4.3 主动式拖曳张力波动抑制液压系统研究

4.3.1 系统工作原理

4.3.2 系统建模分析

4.4 基于蓄能器的被动式拖曳张力波动抑制液压系统研究

4.4.1 系统工作原理

4.4.2 系统建模分析

4.5 基于比例溢流阀的拖曳张力波动抑制液压系统研究

4.5.1 系统工作原理

4.5.2 系统建模分析

5 海洋拖曳绞车张力波动抑制控制研究

5.1 系统的总体控制方案

5.2 基于PID算法的收放位移反馈内层校正控制器设计。

5.2.1 内层校正控制器的控制目标

5.2.2 PID参数对校正后系统性能的影响分析

5.3 基于模糊算法的外层主动控制器设计。

5.3.1 模糊控制原理

5.3.2 模糊控制器的设计

5.4 仿真研究

5.4.1 拖体拖缆的数学建模

5.4.2 系统的开环特性仿真

5.4.3 内层校正控制器独立工作的性能仿真分析

5.4.4 外层主动控制器的性能仿真

6 总结与展望

参考文献

作者简介