高海況救生艇收放裝置主動防擺控制研究.pdf

1、海上救生保障體系反映了一個國家海洋事業(yè)的綜合實力。作為救生設備的重要組成部分，工作艇收放裝置能否在當前海況下正常運行是影響救助船、工程船、軍輔船等各種船舶救生效率的關鍵因素，也是體現(xiàn)海上搜救水平的重要標準。船用工作艇收放裝置防擺機構(gòu)是為了解決工作艇在收放作業(yè)過程中的安全性和高效性問題而采用的。它通過控制器調(diào)節(jié)液壓缸伸縮變化來控制吊臂各機構(gòu)進行擺動，緩沖吊點運動以牽制繩索的現(xiàn)有運動趨勢，保證工作艇在船體搖擺的過程中始終處于豎直狀態(tài)，最終達

2、到防擺的效果。
　　 本論文的主要目的是通過建立基于拉格朗日方程的在海浪擾動下的負載擺動動力學模型，深入分析負載擺角變化的機理，通過建立基于機器人正逆向求解的吊臂機構(gòu)運動學模型，給出海浪影響下吊臂與負載之間相互作用的詳細分析，并在上述模型的基礎上闡明負載防擺的工作原理，最后加入適當?shù)拈]環(huán)控制算法，以實現(xiàn)收放裝置對于其負載的主動式防擺功能。本文研究重點在于如何根據(jù)合理的負載擺動數(shù)學模型設計出具有最佳防擺效果的閉環(huán)控制器。通過本文的

3、分析可知，負載擺動的非線性模型、海浪擾動的規(guī)律以及吊臂運動學模型都是影響控制器參數(shù)設置的關鍵因素，是在進行防擺控制器設計過程中必須考慮的問題。綜合研究上述理論，才能最終確定適合本系統(tǒng)的控制參數(shù)，為液壓防擺系統(tǒng)的工程設計提供理論依據(jù)。
　　 本文首先介紹了船用工作艇收放裝置技術(shù)的發(fā)展概況及實船應用情況，接著介紹了其減擺問題是如何提出的，關于吊重防擺課題的研究發(fā)展概況，以及收放裝置的未來發(fā)展趨勢等。其次，基于負載簡化的思想，將工作艇

4、看作為一質(zhì)點，根據(jù)拉格朗日方程從廣義能草角度出發(fā)，分析海浪運動規(guī)律及收放裝置系統(tǒng)的運動及受力情況，從而詳細給出了收放系統(tǒng)的三維動力學模型以及液壓減擺裝置的數(shù)學模型，得到對本系統(tǒng)運動規(guī)律的精確描述。接著運用機構(gòu)運動學的正逆法對吊臂串聯(lián)機構(gòu)進行分析，得出了吊臂末端在空間的位姿、機構(gòu)回轉(zhuǎn)角等系統(tǒng)關鍵變量，這是設計控制器的基礎。最后，考察擺動模型在開環(huán)情況下以及在加入自適應迭代學習控制閉環(huán)控制器的情況下擺角的變化輸出，以及擺動過程中負載在空間的