岸基船用LNG裝卸臂機構(gòu)分析與控制研究.pdf

1、岸基船用LNG裝卸臂是長江LNG碼頭的關(guān)鍵裝卸設(shè)備，在LNG輸送過程中，裝卸臂跟隨船只始終處于運動狀態(tài)，其機構(gòu)控制的穩(wěn)定性對LNG否安全輸送有著重要的影響。本文在某公司岸基船用七桿LNG裝卸臂的基礎(chǔ)上，通過對其機構(gòu)構(gòu)型和運動學(xué)進行研究，提出新型LNG機械臂力/位置跟蹤控制方案，提高了系統(tǒng)使用過程中的穩(wěn)定性和安全性。論文主要工作如下：
　　首先，對所研究的七桿LNG裝卸臂機構(gòu)的構(gòu)型進行研究。采用一般化設(shè)計方法對裝卸臂的構(gòu)型進行深入分

2、析，在此基礎(chǔ)上對機構(gòu)的連桿類配、縮桿類配、縮桿鄰接矩陣進行研究，最終得出七桿LNG裝卸臂機構(gòu)的通用類型、拓展機構(gòu)，對機構(gòu)的創(chuàng)新有重要意義。
　　其次，對裝卸臂的運動學(xué)進行分析研究。針對七桿LNG裝卸執(zhí)行端位置和速度、臂架轉(zhuǎn)角和液壓缸行程建立數(shù)學(xué)模型，得出其速度雅克比矩陣，在此基礎(chǔ)上對運動的奇異性和滿足非奇異條件進行分析，獲得在滿足可動性條件下裝卸臂的各個初始桿長參數(shù)，最后對裝卸臂的工作空間區(qū)域進行分析。
　　然后，針對LNG

3、裝卸臂的運動要求，提出LNG裝卸臂的控制策略。首先建立LNG裝卸臂液壓系統(tǒng)模型，通過液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)主動調(diào)節(jié)控制臂架位姿和被動跟隨的浮動功能。然后建立裝卸臂動力學(xué)模型和PD位置控制模型，為裝卸臂的運動和聯(lián)合仿真奠定基礎(chǔ)。
　　最后，建立LNG裝卸臂虛擬樣機，對控制方案進行驗證。在ADAMS中模擬末端實際的運動規(guī)律進行隨動運動學(xué)仿真，得出輸入端的運動規(guī)律和各個關(guān)節(jié)的鉸點載荷。并在MATLAB中建立LNG裝卸臂控制系統(tǒng)模型，通過與AD