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中国机械工程 2016年第15期27卷 1989-1996页

作者：吴金波宋宇宸华中科技大学武汉430074

为补偿船用起重机在海上作业时的升沉运动,构造了基于二次调节静液传动技术的绞车液压驱动系统。首先,建立了升沉补偿系统的完整数学模型,提出了包含二次单元变量油缸位置环、二次单元马达速度环及二次单元马达位置环的三闭环控制结构... 详细信息

为补偿船用起重机在海上作业时的升沉运动,构造了基于二次调节静液传动技术的绞车液压驱动系统。首先,建立了升沉补偿系统的完整数学模型,提出了包含二次单元变量油缸位置环、二次单元马达速度环及二次单元马达位置环的三闭环控制结构。然后,给出了三闭环控制器的设计方法,为了得到起重机货物的位移,利用钢丝绳张力设计了状态观测器。最后,给出了一个设计实例,通过数字仿真从频域角度分析了升沉补偿系统的动态特性,为控制策略的研究打下基础。

关键词：主动升沉补偿二次控制单元海上作业动态特性海洋技术

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二次控制主动升沉补偿系统建模及试验研究

二次控制主动升沉补偿系统建模及试验研究

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作者：米新宇中国舰船研究院

学位级别：硕士

随着对海洋能源、资源开发利用的需求逐渐扩大,人们对海上起重、吊装设备的主动升沉补偿系统的补偿精度、能量利用效率和安全性提出了更严格的要求。而二次控制主动升沉补偿(Secondary Control Active Heave Compensation,SCAHC)系统相... 详细信息

随着对海洋能源、资源开发利用的需求逐渐扩大,人们对海上起重、吊装设备的主动升沉补偿系统的补偿精度、能量利用效率和安全性提出了更严格的要求。而二次控制主动升沉补偿(Secondary Control Active Heave Compensation,SCAHC)系统相比其他主动升沉补偿系统在补偿精度、能量回收再利用、减小装机功率等方面具有显著优势,但目前国内相关研究依赖进口核心元件,总体处于探索开发阶段,仍缺乏工程实践的系统性理论研究。本文以SCAHC系统为研究对象,建立了系统及核心元件二次控制单元的数学模型和仿真模型,并通过试验验证了仿真模型的正确性和多前馈补偿串级控制策略实现高精度的升沉补偿的可行性。本文主要研究情况如下:1.基于工作机理建立了SCAHC系统数学模型。首先分析了SCAHC系统主要构成及工作机理,并依据机理揭示了各主要元件之间数学逻辑关系与能量传递关系,建立了系统的数学模型,以幅值裕量和相位裕量为稳定性指标,分析确定了系统实现闭环控制的策略。2.基于数学模型建立了SCAHC系统仿真模型。根据各单元、元件之间的数学逻辑关系、能量传递关系,在AMESim仿真平台中建立了主要物理单元的仿真模型,在Simulink仿真平台中建立了控制单元的仿真模型,形成了SCAHC系统总体的仿真模型。3.基于试验验证了SCAHC系统仿真模型的正确性。以“先子系统后总体系统”的验证思路,逐步进行了主要单元性能试验及系统总体性能试验,验证了SCAHC系统仿真模型的正确性,总体性能达到了95%以上的仿真精度。4.基于验证后的SCAHC系统仿真模型揭示了主参数对系统控制特性的影响规律。先分析了系统控制特性优化目标,总结出了影响优化目标的主参数,再使用验证后的SCAHC系统仿真模型进行了主参数控制特性分析,得出了驱动单元中减小二次单元配流盘闭死角将较为明显地改善二次单元的低速特性;增大执行单元中二次单元-减速机-绞车卷筒总转动惯量,将损失部分快速性而改善二次单元低速特性和过零特性。总之,本文建立了能合理反映SCAHC系统及主要单元特性的仿真模型,总结出了主参数对系统控制特性的影响规律,为二次控制单元分析、建模及试验提供理论基础,为国内SCAHC系统的自主研制奠定基础和提供理论帮助。

关键词：二次控制主动升沉补偿二次控制单元联合仿真前馈控制

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深海起重绞车的主动波浪补偿系统研究

深海起重绞车的主动波浪补偿系统研究

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作者：王奎上海交通大学

学位级别：硕士

众所周知,起重绞车在船舶的甲板上作业时,由于受到风浪等复杂海况的影响,会出现上下起伏的升沉运动,导致所吊放的货物极易发生碰撞或崩脱,严重时会对货物造成毁坏、甚至会造成人员伤亡,导致巨大的经济损失。因此,如何进行安全而有效的... 详细信息

众所周知,起重绞车在船舶的甲板上作业时,由于受到风浪等复杂海况的影响,会出现上下起伏的升沉运动,导致所吊放的货物极易发生碰撞或崩脱,严重时会对货物造成毁坏、甚至会造成人员伤亡,导致巨大的经济损失。因此,如何进行安全而有效的海上吊装作业将会变得越来越重要。一种有效的方法是在起重绞车上安装主动波浪补偿装置以使能够主动补偿船舶的升沉运动,使吊装货物在复杂海况下能够保持垂直方向上的相对稳定。本文研究旋转式主动波浪补偿系统的主要目的是基于实际项目的作业海况和主要技术参数对旋转式主动波浪补偿系统进行设计,使深海绞车吊点升沉位移补偿量不低于90%。通过对旋转式主动波浪补偿装置的补偿原理进行设计,在建立旋转式主动波浪补偿系统动力学模型的基础上,应用Simster仿真软件对旋转式主动波浪补偿系统的补偿特性进行了仿真和分析,并通过实际的应用项目来验证旋转式主动波浪补偿系统的有效性。主要工作内容:1)主动波浪补偿系统的分析和设计。2)旋转式主动波浪补偿系统液压系统的设计。3)旋转式主动波浪补偿系统控制系统的设计。4)旋转式主动波浪补偿系统的仿真与分析。5)旋转式主动波浪补偿系统试验

关键词：起重绞车主动波浪补偿系统旋转式主动波浪补偿二次控制单元仿真

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深海作业主动升沉补偿起重机

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起重运输机械 2023年第6期 50-54页

作者：张光锋陈刚胡茂姬红斌武汉船用机械有限责任公司武汉430084

当前深海作业对海洋工程装备的要求不断提高,主动升沉补偿起重机应运而生。文中在国内外研究成果基础上,从环境适应性、补偿系统与起重机适配性、补偿系统与起重机功率集发等关键技术出发,介绍了起重机研制过程中的技术路线,设计制造了... 详细信息

当前深海作业对海洋工程装备的要求不断提高,主动升沉补偿起重机应运而生。文中在国内外研究成果基础上,从环境适应性、补偿系统与起重机适配性、补偿系统与起重机功率集发等关键技术出发,介绍了起重机研制过程中的技术路线,设计制造了一种具有能量回收功能的深海作业主动升沉补偿起重机结构样机,采用折臂式结构形式和绞车式主动升沉补偿系统,并对样机进行试验验证,起重机起吊能力达到200 t,试验结果与国外同类型吊机参数进行了对比总结,样机补偿精度超95%。

关键词：深海作业起重机主动升沉补偿能量回收二次控制单元

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