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海洋起重机补偿绞车原理样机的设计研究
| 论文题名： | 海洋起重机补偿绞车原理样机的设计研究 |
| 关键词： | 海洋起重机;补偿绞车;运动预报;控制策略;液压马达 |
| 摘要： | 海洋起重机在海上作业时会随船体进行升沉运动，严重影响了作业的性能和安全性。为了消除船体升沉运动对起重作业的影响，海洋起重机需要配备升沉补偿装置。目前应用于海洋起重机上的升沉补偿装置主要包括液压缸和绞车两种形式，而相对于液压缸升沉补偿系统，绞车升沉补偿系统具有占用空间小、补偿行程不受液压缸行程限制、响应速度快、节约成本等优势，因此本文就绞车升沉补偿技术展开研究，设计并研制了一套具有节能效果和结构紧凑的半主动式补偿绞车原理样机，开展了基于船体升沉运动预报的补偿控制方法研究，具体内容如下： 确定了海洋起重机原理样机的整体布局，提出了一种由变频电机和液压马达经过两级减速后共同驱动绞车卷筒的方案，利用液压蓄能器降低系统能耗；减速环节采用减速机与闭式单级齿轮传动的方式，齿轮环上的大齿轮固定在绞车卷筒上，与周边小齿轮啮合，使得系统的传动比大且结构紧凑简单。根据确定的升沉补偿性能指标参数，完成了关键环节结构参数的具体设计计算和元件选型。 通过对补偿系统各部分进行理论分析，完成系统各部分数学模型的建立，利用MATLAB/Simulink软件搭建补偿系统整体仿真模型并对系统进行仿真分析。 针对船体升沉运动信号检测过程中存在的时间滞后问题，本文开展基于时间序列的升沉运动预报算法研究，主要研究了一种自回归模型预报算法，分析起重船的升沉运动历史数据，根据时间序列模型的特征函数将升沉位移序列确定为自回归模型，通过最小二乘法则对模型参数进行辨识，使用AIC准则估计模型的最佳阶数，建立起文中升沉位移序列的自回归模型并进行多步预报仿真研究，验证了自回归模型预报算法在极短期预报时具有较好的预报效果。 提出一种基于运动预报算法的改进PID控制方案，并将经典PID控制和基于运动预报算法的PID控制两种方案分别加入系统仿真模型中对系统进行控制仿真，比较两种方案的补偿效果。 |
| 作者： | 王静 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张彦廷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2020 |
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