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基于非奇异终端滑模的液压同步提升控制
| 论文题名： | 基于非奇异终端滑模的液压同步提升控制 |
| 关键词： | 沉船打捞;液压缸;同步提升;滑模控制;自抗扰 |
| 摘要： | 随着近年来人类对海洋资源探索的不断扩大和发展，海上货物运输的范围逐渐扩张，船舶的体积逐渐增大，整体呈现远洋化、深海化的发展趋势，海上救援以及沉船打捞领域面临全新的技术挑战。为了适应近年来大深度、大质量的沉船打捞工程，越来越多的沉船打捞工程中使用集群式液压同步提升技术。但该技术在实际沉船打捞工程中也暴露出一问题，在海上风浪较为复杂或具有较强的外部扰动时，该装置采用传统控制方法难以满足跟踪性能和同步性能的控制要求。本文主要针对四液压缸同步提升装置的控制策略和控制算法进行研究，论文的主要内容有以下几个方面: (1)设计液压同步提升装置的机械结构和液压系统，阐述了提升装置的提升过程。对比例换向阀控缸系统进行数学建模，计算其活塞杆对阀芯的位移传递函数;基于AMESim-Simulink联合仿真平台建立液压提升系统的整体仿真模型，并使用Matlab中的辨识模块对该模型进行系统辨识，为后续控制算法的控制器设计奠定基础。 (2)分析总结影响沉船同步运动精度的因素;根据沉船打捞过程中的复杂工作环境，分析两种不同耦合同步控制策略的特点，并提出了改进型耦合同步控制策略。通过AMESim-Simulink联合仿真平台进行仿真研究，验证此控制策略的正确性。 (3)为了提高提升缸的跟踪精度，在改进型耦合同步控制策略的基础上，对提升缸控制算法进行研究。针对沉船打捞的复杂工作环境，选择滑模变结构控制和自抗扰控制算法进行研究分析。介绍了滑模控制和自抗扰控制的原理，并对控制器进行设计。最后通过联合仿真平台对提升缸在两种算法下的跟踪进度和同步精度进行分析。 (4)为了进一步提高同步提升系统的控制性能，对上文中的两种算法进行改进设计。引入非奇异终端滑模控制。使系统状态运动点能够在有效时间内到达平衡点;并引入了自抗扰控制中的状态观测器，对系统中无法测量的外部扰动进行观测并补偿;最后通过联合仿真分析系统跟踪性能和同步性能，并与前文的滑模变结构控制算法仿真结果进行比较，说明了该算法具有更好的跟踪精度及抗扰动能力。 |
| 作者： | 付钧升 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 徐建安;董振刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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