深海采礦裝置升沉補(bǔ)償系統(tǒng)模糊自整定PID控制研究.pdf

1、隨著陸地礦產(chǎn)資源的日趨枯竭，我國礦產(chǎn)資源所面臨的嚴(yán)峻形勢要求我們大力發(fā)展深海礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)。作為保證深海采礦作業(yè)安全進(jìn)行必不可少的裝備之一，深海采礦裝置升沉補(bǔ)償系統(tǒng)是一個承受重載、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大的大型裝備，且要求在環(huán)境多變的深海大洋區(qū)域運(yùn)行，因此該技術(shù)的研究在初級階段難以頻繁的進(jìn)行海試。而基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的仿真研究可實時模擬深沉補(bǔ)償系統(tǒng)在不同海洋環(huán)境的工作狀態(tài)，為升沉補(bǔ)償裝備的研制和開采提供理論依據(jù)和技術(shù)參考，使系統(tǒng)在縮短研究周

2、期、降低開發(fā)風(fēng)險、提高設(shè)計質(zhì)量等方面起到十分重要的作用。升沉補(bǔ)償控制方法的探討則可為升沉補(bǔ)償系統(tǒng)工作時選擇控制策略提供理論參考和依據(jù)。 本文根據(jù)1000m海試采礦升沉補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計方案和海試環(huán)境要求，系統(tǒng)地分析了升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)參數(shù)，并合理的簡化了在大洋環(huán)境下采礦船體與升沉平臺的運(yùn)動規(guī)律和進(jìn)行了受力分析，建立了升沉補(bǔ)償系統(tǒng)簡單力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型。 本文應(yīng)用了虛擬樣機(jī)技術(shù)和控制系統(tǒng)仿真技術(shù)聯(lián)合對深海采礦升沉補(bǔ)償系

3、統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計研究，在機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS中建立了基于液壓動力源的升沉補(bǔ)償系統(tǒng)采礦船多剛體機(jī)械動力學(xué)模型，并針對該模型在控制系統(tǒng)仿真分析軟件MATLAB/SIMULINK 中設(shè)計了模糊自整定PID控制器。并最終聯(lián)合ADAMS與MATLAB，通過基于接口的機(jī)械、液壓、控制模型間各系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的傳遞建立升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)仿真模型，對系統(tǒng)進(jìn)行了在不同海況下工作過程的模擬以及控制仿真分析研究。 聯(lián)合仿真研究結(jié)果表明，聯(lián)合仿真技術(shù)