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起重船吊物系统的动态特性分析及其防摆控制研究
| 论文题名： | 起重船吊物系统的动态特性分析及其防摆控制研究 |
| 关键词： | 起重船;吊物系统;摆动性能;PID控制;粒子群优算法;模糊控制理论 |
| 摘要： | 起重船在开发海洋资源的过程中占据着十分重要的地位，在海洋油气资源的钻探和开发、海洋平台模块安装、货物运转以及水上事故救援等方面有广泛应用。由于起重船漂浮在复杂的海洋环境之下，起重船会不可避免地随风浪发生波动，吊物系统也会因此发生摆动使得起吊作业无法进行。当海况恶化时，将会给起重船的运行带来危险，造成人员伤亡和财产损失。针对起重船海上作业中面临的实际问题，如何保证吊物系统的稳定控制，提高起重船对恶劣海况的抵抗能力，具有相当重要的意义。 本文主要内容如下: 以回转式起重船为研究对象，分析船体在波浪作用下的六自由度运动响应，建立吊物系统的数学模型，并基于拉格朗日动力学方程推导了吊物系统的动力学方程，以及吊绳的张力方程。通过四阶龙格库塔法分析吊绳长度、激励频率、起吊速度三个因素对吊物摆动的影响，并得到吊物在上升过程中摆动最大的起吊速度，这也是实际中需要避免的起吊速度。 根据回转式起重船和吊物系统的运动学特性，推导吊物防摆系统的控制方程。基于PID控制策略，结合粒子群算法和模糊控制理论，提出了起重船吊物防摆控制的模糊PID方法。在Simulink平台上搭建吊物防摆控制系统的模型，研究吊物系统在共振和非共振两种情况下的防摆控制。将本文提出的控制方法与PID和粒子群PID进行对比分析，结果表明了本文防摆控制方法的优越性。 根据某双8000t回转式起重船的运行数据，结合Jonswap海浪谱，得到船体在波浪中的六自由度运动响应。以船体的运动响应作为吊物系统的激励，采用本文提出的控制算法对吊物进行防摆控制，结果表明吊物的摆动明显降低。通过与无控状态和PID控制状态下吊物摆动情况进行对比分析，进一步验证了本文提出的模糊PID控制方法的优越性。 |
| 作者： | 单亚军 |
| 专业： | 机械工程；机械制造及其自动化 |
| 导师： | 贾民平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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