發(fā)布時間：2020-03-30 20:50

【摘要】：海洋具有豐富的能源與資源,隨著人口數(shù)量的日益增加,陸地上可使用的能源、資源等日益減少甚至竭盡,人們對海洋的探索與開發(fā)形式越來越多樣化。在這個基礎(chǔ)上具備相對完善的海上開采設(shè)備就顯得尤為重要。在眾多海洋開采施工中,水下作業(yè)時很重要的一個組成部分,但是由于受波浪、洋流、海風(fēng)等干擾,海工裝備會產(chǎn)生6個方向的自由運動,使得水下工作設(shè)備位置受到影響、難以精確控制;加裝液壓缸式升沉補償裝置后,又由于液壓缸行程有界,容易產(chǎn)生碰,這些都給海洋作業(yè)帶來了極大困難。本文將主要針對升沉方向的運動補償進行研究,主要研究內(nèi)容如下:第一章,本文在調(diào)研了國內(nèi)外現(xiàn)有升沉補償系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析了現(xiàn)有各深沉補償系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足,發(fā)現(xiàn)了液壓缸式升沉補償系統(tǒng)共有的不足:惡劣海況下當(dāng)船體的升沉超出液壓缸最大補償范圍時,若繼續(xù)按照現(xiàn)有的升沉補償算法進行補償,系統(tǒng)將發(fā)生嚴(yán)重沖擊,本章在分析了這個問題后提出了初步的解決方案。第二章,設(shè)計了升沉補償電液控制系統(tǒng),對水下拖體的受力情況進行了分析,將電液控制系統(tǒng)簡化并進行了數(shù)學(xué)建模,接著對補償液壓缸的碰撞問題也進行了數(shù)學(xué)分析。最后進行了升沉補償系統(tǒng)關(guān)鍵元件的選型,并在Amesim中搭建了系統(tǒng)模型。第三章,在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,提出了基于滑�？刂频纳廖恢醚a償控制算法,并通過Amesim與matlab聯(lián)合仿真驗證了算法的有效性;隨后為了說明海工裝備升沉超過液壓缸行程時造成碰撞的嚴(yán)重性,通過在原有系統(tǒng)上加裝開關(guān)閥的手段模擬了碰撞工況,并指出基于簡單開關(guān)閥切換的保護系統(tǒng)在沖擊情況下對系統(tǒng)保護作用有限。第四章,旨在通過改進控制算法來解決海況較差時補償液壓缸發(fā)生碰撞的問題。從相軌跡入手分析了碰撞的現(xiàn)象,并結(jié)合滑模面與有界相平面的關(guān)系提出了此有界控制問題的解決辦法;討論了幾種解決方案的優(yōu)缺點后選擇基于速度限定的有界控制,最終在之前設(shè)計的位移控制器基礎(chǔ)上增加了有界控制器,實現(xiàn)大幅值時不產(chǎn)生碰撞、小幅值可正常升沉補償?shù)哪繕?biāo),這樣同時也實現(xiàn)了對補償液壓缸行程的最大利用。最后,用真實海浪數(shù)據(jù)進行了仿真。第五章,介紹了實驗臺的基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵元部件型號及實驗臺操作方法等。實驗開始時首先用多組不同頻率不同幅值的正弦信號進行了控制器的相關(guān)實驗,在此基礎(chǔ)上,對真實海浪信號進行了實驗并去得了良好的控制效果,證明了本文有界控制器的可行性。第六章,總結(jié)工作進展,并指出進一步研究方向。
【圖文】：

圖１－１被動型升沉補償系統(tǒng)逡逑被動型升沉補償系統(tǒng)主要由蓄能器和補償液壓缸組成

圖１－２主動型升沉補償系統(tǒng)逡逑１．２．３主被動復(fù)合型升沉補償系統(tǒng)逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P74

【參考文獻】

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1 王哲駿;謝金輝;高劍;鄧智勇;;波浪補償技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];艦船科學(xué)技術(shù);2014年11期

2 姜浩;劉衍聰;張彥廷;劉振東;白鹿;;浮式鉆井平臺主動式鉆柱升沉補償裝置設(shè)計[J];石油學(xué)報;2012年03期

3 姜浩;劉衍聰;張彥廷;劉振東;;浮式鉆井平臺鉆柱升沉補償系統(tǒng)能耗分析[J];液壓與氣動;2011年11期

4 吳開塔;姚寶恒;付斌;任平;連璉;;Research on the Performance of Passive Heave Compensator for Tethered Remotely Operated Vehicle System[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2011年01期

5 鄒建武;祝明波;董巍;;海浪建模方法綜述[J];艦船電子工程;2010年11期

6 張彥廷;劉振東;姜浩;武光斌;張作龍;;浮式鉆井平臺升沉補償系統(tǒng)主動力研究[J];石油礦場機械;2010年04期

7 王海波;王慶豐;;水下拖曳升沉補償系統(tǒng)設(shè)計及其內(nèi)模魯棒控制[J];機械工程學(xué)報;2010年08期

8 王海波;王慶豐;;水下拖曳升沉補償系統(tǒng)的非參數(shù)模型自適應(yīng)控制[J];控制理論與應(yīng)用;2010年04期

9 梅紅;王勇;;快速收斂的機器人滑模變結(jié)構(gòu)控制[J];信息與控制;2009年05期

10 李傳梁;;防止液壓沖擊的方法[J];工程機械與維修;2009年06期

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本文編號：2608044