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起重船吊物系统的摆动分析及其控制研究

作　者: 芮光六
导　师: 董艳秋
学　校: 天津大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 起重船延时定位反馈基础激励吊物点吊物系统
分类号: U674.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 317次
引　用: 12次
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内容摘要

起重船不仅是港口船舶装卸的重要工具,而且在港建水工作业、造船工程、桥梁建筑、水下救捞以及各种海洋工程中均具有广泛的用途。起重船在起吊货物时,海上波浪的作用会引起船体的运动,导致吊物的摆动加大,给起吊操作带来危险,有时被迫中止起吊作业。本文研究起重船上的吊杆起重机工作时,吊物的摆动分析及其控制。利用延时定位反馈的概念来开发出一种新的控制系统,减小起重船上吊物的摆动,使得本来不能进行起吊作业的海况下可以进行货物的起吊与运送。1.起重船作业时,船体因受到海浪作用而发生的运动与吊物的运动相互耦合,这使得研究吊物系统的动力问题复杂化。本文忽略了吊物运动对船体的影响,假定吊杆上的吊物点P处由于船体运动而产生的运动为已知,并将它们作为对吊物系统的基础激励。本文重点是将吊物系统简化为球摆模型,推导了平面内、平面外的耦合非线性运动方程组。研究吊点激励对该系统产生的最危险的情况(称极端情况)的存在以及吊物系统的动力响应,并进行了分析讨论,得出非常有益的结论。2.研究延时定位反馈控制理论,明确其原理,同时讨论了它的稳定区域;并提出将这种控制方法用在起重船吊物摆动的控制上。3.根据延时定位反馈控制器的要求,结合起重船吊物摆动的特点,设计了延时定位反馈控制器。4.为了验证延时定位反馈控制器的可行性,本文以T-ACS起重船为例进行了计算机模拟。结果表明,设计合理的延时定位控制器,可以明显的减小吊物的摆动幅度。本文通过对起重船吊物系统的动力分析,给出了吊物摆动角的非线性方程组。为了减小吊物的摆动,研究了延迟定位反馈控制方法,成功地设计了一种控制器。模拟结果表明,吊物的摆动可以得到明显地控制,因此这种控制方法,一旦制成系列的延迟控制器应用到起重作业工程实际中,将可以带来很大的经济效益。

全文目录

第一章综述  6-16
  1．1 国内外的研究情况  6-14
  1．2 本文的主要工作  14-16
第二章起重船在波浪中的运动  16-23
  2．1 基本假定  16-17
  2．2 坐标系的建立及相互之间的转化  17-18
  2．3 船舶在波浪中运动响应幅值的求解  18-23
第三章吊物系统的动力分析  23-32
  3．1 吊物系统的数学模型  23-25
  3．2 吊索中产生的动张力响应  25-27
  3．3 基座激励下球摆的运动分析  27-32
第四章延时反馈控制理论  32-38
  4．1 控制系统中的时间延迟  32-34
  4．2 控制信号中的附加延迟  34-38
第五章控制系统的设计与分析  38-47
  5．1 吊物系统上的延迟定位反馈  38-39
  5．2 受控系统的稳性分析  39-42
  5．3 控制器的设计  42-47
第六章计算机模拟  47-54
  6．1 计算机模型  48-49
  6．2 数值模拟  49-54
结论  54-56
参考文献  56-61
发表论文和科研情况说明  61-62
致谢  62

起重船吊物系统的摆动分析及其控制研究

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