【摘要】：海洋工程水池是為了滿足海洋工程學(xué)科試驗(yàn)研究用來(lái)模擬真實(shí)海洋中海風(fēng)、海浪、海流等海洋環(huán)境的按照一定比例設(shè)計(jì)的海洋工程水池。海洋工程水池主要通過水池底部的鋼結(jié)構(gòu)假底升降來(lái)調(diào)節(jié)水池的深度,部分海洋工程水池在設(shè)計(jì)時(shí)還會(huì)在假底下方安裝水泵進(jìn)行圍繞假底進(jìn)行上下循環(huán)的造流。目前存在的假底升降控制主要是通過安裝在假底上的浮力控制裝置或者浮力塊進(jìn)行上升;通過在水池邊的卷?yè)P(yáng)機(jī)向下拉動(dòng)鏈接假底下端的繩索進(jìn)行下降。本文以某大學(xué)實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目擬定的海洋工程水池設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出一種新的假底升降控制方式并研究設(shè)計(jì)整個(gè)假底控制系統(tǒng)。本文首先依據(jù)海洋工程水池要求進(jìn)行三維建模,設(shè)計(jì)出一種采用4臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)同步控制直接升降假底的控制方式,然后對(duì)整個(gè)假底系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì),其控制系統(tǒng)主要包含假底升降控制單元、水下控制單元、綜合監(jiān)控單元三個(gè)部分。其次對(duì)海洋工程水池假底控制系統(tǒng)的三個(gè)控制單元進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)與選型,主要包括電源、PLC控制器、變頻器還有各個(gè)控制箱外部接口以及連接線纜、假底平臺(tái)上的傳感器等的選型設(shè)計(jì);軟件部分主要包含各個(gè)控制單元功能以及軟件程序設(shè)計(jì)思路、通訊設(shè)計(jì)以及整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行安全的設(shè)計(jì)。最后,本文對(duì)假底升降控制系統(tǒng)中的單電機(jī)變頻調(diào)速方法和多電機(jī)同步控制進(jìn)行了研究,選定異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方式為SVPWM后,采用常規(guī)PID多電機(jī)主從同步控制策略和基于模糊PID多電機(jī)的主從同步控制策略分別對(duì)其建模并運(yùn)用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真并分析。分析對(duì)比最后的仿真結(jié)果可以得出基于模糊PID自整定的主從同步控制算法同步性能比傳統(tǒng)PID主從同步控制算法的同步性能好很多,最終采用基于模糊PID自整定的主從同步控制算法能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,具有較高的動(dòng)態(tài)性能。
【圖文】：

第二章 海洋工程水池鋼結(jié)構(gòu)假底控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)要求依據(jù)提供的擬定海洋工程水池基建圖紙如圖2-1所示：海洋工程水池的主要參數(shù)為長(zhǎng)度32m，寬度30m，深度4.7m，水深4.2m（含假底及擱墩高度1.2m），L型的消波灘長(zhǎng)度均是6m。海洋工程水池有效試驗(yàn)長(zhǎng)度25m，寬度23m，試驗(yàn)水深3m，最大波高0.5m

圖 2-2 可升降鋼結(jié)構(gòu)假底原理示意圖鋼結(jié)構(gòu)假底:上底板采用鋼板，為了方便造流管、橫縱梁的安裝以及，上板設(shè)計(jì)成 200 多塊板拼裝式，并且部分區(qū)域采用螺栓連接。上通過工字鋼及組合鋼梁連接在一起。為減輕假底重量，方便提升，底上還可以開孔。導(dǎo)向柱:4 根導(dǎo)向柱固定在池底，，安裝在鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)的四個(gè)角，主要底鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)升降起導(dǎo)向作用。升降以及制動(dòng)裝置:導(dǎo)向柱上端超出水面位置的頂端各焊接一個(gè)安平臺(tái)放置 4 臺(tái)帶變頻功能電機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)（絞車）進(jìn)行升降控制，通個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)上的制動(dòng)器以及電機(jī)的制動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)假底的制動(dòng)定由于海洋工程水池還包含造波造流造浪功能，為防止假底在水下浪作用下發(fā)生橫向位移對(duì)導(dǎo)向柱和水池壁造成碰撞還需在假底和導(dǎo)向間增加橫向鎖緊控制以及視頻監(jiān)控。造流系統(tǒng)：圍繞假底進(jìn)行循環(huán)形式的造流系統(tǒng)[8]是依靠在假底下方
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P75

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本文編號(hào)：2609861