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基于海洋扰动下船舶系缆的恒张力控制
| 论文题名： | 基于海洋扰动下船舶系缆的恒张力控制 |
| 关键词： | 锚泊船;锚链系泊;恒张力控制;运动姿态;矢量控制模型 |
| 摘要： | 随着新型船舶的建造以及海洋资源的开发，近年来，国家对锚泊机械的发展越来越重视。处于锚泊状态的船舶，由于受风浪流等海洋扰动的影响会出现摇摆晃动的现象，就必然导致各个锚链上的受力情况发生变化。由于锚泊船的大惯性作，锚链的张力会随船的摆动有大幅的震荡和波动，导致锚泊船的相对稳定性变差，这就可能会引起锚链系统故障而引发安全事故。为避免该现象的出现，有必要对锚链的恒张力控制进行研究。在集中控制及自动化要求日益高涨的时代，恒张力控制已成为工程作业船舶中的系泊绞车的必备性能。 针对本课题，本文以两个锚链系泊的锚泊船为研究对象，在分离型（MMG）结构模型的基础上，根据芳村康男低速域、大漂角的多项式模型，建立了双锚锚泊船的横荡、纵荡以及艏摇为主的三自由度运动数学模型。运用MATLAB/SIMULINK进行仿真研究，得到了在一定海洋扰动下的锚泊船的运动姿态及锚链的张力变化情况。 以电动控制的锚机系统为核心，对三相异步电动机的交流调速系统进行研究。在分析三相异步电机矢量变换控制原理的基础上，推导出异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型。建立了大功率锚机电机的按转子磁链定向的矢量控制模型，在MATLAB/SIMULINK软件平台下，得到可以实现无级变频调速的锚机电机模型。在此基础上，研究电机输出轴上的恒力矩控制，以达到锚链的恒张力控制的目的。 最后，结合恒张力的控制要求，根据锚链上的受力情况，动态调整锚链的收放来实现锚泊船在一定海洋扰动作用下链缆的恒张力控制。并利用仿真来验证锚机恒张力变频控制策略的有效性。为了避免频繁的收放动作，将恒定张力值设定在一定的上下范围内，使锚泊船舶的锚链张力保持在一定范围内，这样就能有效的避免崩缆事故的发生，对锚泊船的周期性偏荡起一定的抑制作用。达到了减少人员的劳动强度，提高了安全系泊的可靠度的目的。 |
| 作者： | 安娜 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 吉明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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