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打桩船功率匹配液压系统及其模糊控制仿真研究
| 论文题名： | 打桩船功率匹配液压系统及其模糊控制仿真研究 |
| 关键词： | 打桩船;功率匹配;液压系统;模糊控制 |
| 摘要： | 打桩船是海洋和港口基础建设的重要施工设备，由于打桩船装机功率过高，智能化控制水平及系统能量利用效率普遍很低，因此，研究打桩船功率匹配技术对提高打桩船的节能效果具有重要意义。 本文主要根据打桩船功率匹配损失现状，围绕打桩船动力系统和负载进行功率匹配节能研究，采用模糊控制来完成节能控制器设计，主要研究工作有： 1）通过对国内外打桩船节能现状及实船调研分析，得出打桩船的功率损失主要发生在柴油机、液压泵和负载之间； 2）结合课题研究打桩船的性能技术参数，制定了该打桩船周期内的工况流程和时序负载特性，确定采用三台柴油机直接驱动泵组的配置形式，并完成了液压系统的节能研究和原理图的设计； 3）通过对柴油机和液压泵的特性分析，提出了功率匹配的三个实施方案。方案一，采用PLC时序控制方法来合理控制柴油机的投入使用量，实现柴油机投入量与负载所需功率的匹配；方案二，根据滤波压力的大小来调节柴油机的输出功率，并使柴油机处于经济工作曲线附近，完成柴油机与负载的匹配；方案三，结合泵的恒功率控制原理，以柴油机的转速变化来控制变量泵的排量，保持柴油机输出转速的恒定，完成泵和柴油机的功率匹配。 4）建立了柴油机、变量泵和油门执行器的数学模型。针对打桩船系统工况复杂多变，系统存在控制滞后性大、非线性高以及数学模型难以建立的缺点，本文采用模糊控制器来提高系统的控制性能。 5）在Matlab/Fuzzy窗口中设计了油门模糊控制器和模糊PID控制器，两者分别用于油门控制和变量泵的排量控制。并在 Matlab/Simulink中详细设计了柴油机油门控制系统和变量泵排量控制系统，通过仿真分析其动态性能参数，结果表明采用模糊控制器能够实现两者的控制使用要求。 6）对采用功率智能匹配技术的打桩船和现有打桩船进行节能对比分析计算，得出采用功率智能匹配技术的打桩船具有显著的节能特性。 本文提出的功率智能匹配方案能够很好的解决目前打桩船高能耗、高物耗、高油耗等能量损失和环境污染问题，对实际的工程应用具有重要的指导价值。 |
| 作者： | 文建为 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 计三有;万会雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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