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高海况救生艇收放装置主动防摆控制研究
| 论文题名： | 高海况救生艇收放装置主动防摆控制研究 |
| 关键词： | 高海况救生艇;收放装置;防摆控制;海浪扰动;负载摆角 |
| 摘要： | 海上救生保障体系反映了一个国家海洋事业的综合实力。作为救生设备的重要组成部分，工作艇收放装置能否在当前海况下正常运行是影响救助船、工程船、军辅船等各种船舶救生效率的关键因素，也是体现海上搜救水平的重要标准。船用工作艇收放装置防摆机构是为了解决工作艇在收放作业过程中的安全性和高效性问题而采用的。它通过控制器调节液压缸伸缩变化来控制吊臂各机构进行摆动，缓冲吊点运动以牵制绳索的现有运动趋势，保证工作艇在船体摇摆的过程中始终处于竖直状态，最终达到防摆的效果。 本论文的主要目的是通过建立基于拉格朗日方程的在海浪扰动下的负载摆动动力学模型，深入分析负载摆角变化的机理，通过建立基于机器人正逆向求解的吊臂机构运动学模型，给出海浪影响下吊臂与负载之间相互作用的详细分析，并在上述模型的基础上阐明负载防摆的工作原理，最后加入适当的闭环控制算法，以实现收放装置对于其负载的主动式防摆功能。本文研究重点在于如何根据合理的负载摆动数学模型设计出具有最佳防摆效果的闭环控制器。通过本文的分析可知，负载摆动的非线性模型、海浪扰动的规律以及吊臂运动学模型都是影响控制器参数设置的关键因素，是在进行防摆控制器设计过程中必须考虑的问题。综合研究上述理论，才能最终确定适合本系统的控制参数，为液压防摆系统的工程设计提供理论依据。 本文首先介绍了船用工作艇收放装置技术的发展概况及实船应用情况，接着介绍了其减摆问题是如何提出的，关于吊重防摆课题的研究发展概况，以及收放装置的未来发展趋势等。其次，基于负载简化的思想，将工作艇看作为一质点，根据拉格朗日方程从广义能草角度出发，分析海浪运动规律及收放装置系统的运动及受力情况，从而详细给出了收放系统的三维动力学模型以及液压减摆装置的数学模型，得到对本系统运动规律的精确描述。接着运用机构运动学的正逆法对吊臂串联机构进行分析，得出了吊臂末端在空间的位姿、机构回转角等系统关键变量，这是设计控制器的基础。最后，考察摆动模型在开环情况下以及在加入自适应迭代学习控制闭环控制器的情况下摆角的变化输出，以及摆动过程中负载在空间的运动轨迹，运用MATLAB/Simulink对模型进行仿真，以验证闭环控制器是否能够实现所要求的防摆效果。 |
| 作者： | 康硕 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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