基于模糊逻辑系统的采矿船升沉补偿控制方法研究

采矿船是海洋资源开采中必不可少的海工装备。采矿船在海上作业时,船体受海浪载荷作用所引起的升沉运动对于水面下采矿系统作业安全性有恶劣的影响,为了减少升沉运动,需要对采矿船进行升沉补偿,提出了一种基于复合液压油缸的主被动一体式复合型升沉补偿系统。为了提高控制精度,本文提出了一种基于Mamdani型的模糊PID主动式补偿控制策略来减小升沉干扰下的补偿误差,首先对升沉补偿原理进行介绍,随后基于莫尔经验公式推导出不同海况下船体升沉幅值的计算过程,并建立所提升沉补偿系统的数学模型和传递函数,最后用所提的模糊控制算法进行控制,在规则海浪波和不规则海浪波下分别进行仿真,并和传统PID控制效果进行比较,结果表明,两种海浪波下,模糊控制算法的误差要小于传统PID控制算法的误差,可见模糊控制算法有着明显的优势。     

海洋钻井绳索作业时升沉补偿问题的研究

随着海底石油勘探与开发事业的迅速发展,海洋钻井提出了许多新的问题,其中深水浮式钻井船或半潜式钻井平台随海浪的升沉运动就是海洋钻井设备需要解决的特殊问题之一。本文将着重探讨测井、射孔等绳索作业时对随海浪的升沉运动的补偿问题。 问题提出 浮式钻井船及半潜式钻井平台在海浪作用下将产生上下升沉运动,并引起大钩的振动。     

一种新型船用起重机综合补偿系统原理及运动学模型

针对深水吊装作业摆动抑制和升沉补偿问题,提出一种新型船用起重机综合补偿系统.在船用起重机底座加装防摇平台,使船用起重机保持平稳.船舶升沉运动则由液压绞车补偿,从而降低综合补偿的能耗.介绍综合补偿系统的组成和原理,并进行系统的运动学建模,求得在船舶横摇角、纵摇角、升沉条件下各个转动关节的关节角及对应液压缸的长度.     

水下拖曳系统升沉补偿液压控制系统研究

针对复杂海洋环境下拖船升沉运动对拖体定深的影响问题,提出了一种水下拖曳系统的升沉补偿控制机理并设计了其补偿系统.基于对缆绳张力影响分析提出了收放速度与升沉速度沿缆绳方向合力为零的升沉补偿机理,通过控制收放缆绳运动来抵消拖体升沉运动并达到理想拖曳速度,基于PID校正方法提高系统的相对稳定性、增加频率带宽设计了升沉补偿控制I型系统.根据线性波理论描述波浪力,通过AMESim软件软件中的液压模块、机械模块和控制模块对水下拖曳系统作业过程进行虚拟样机建模.以调整工况和收放工况为例,对控制前后拖曳体在3种不同海况条件下收放速度、缆绳张力等问题进行计算仿真.仿真实验结果表明,拖曳系统速度补偿效果明显改善,张力波动得到抑制.     

深海钻井升沉补偿装置国内现状及发展思路

升沉补偿装置是对浮式钻井平台和钻柱系统在海浪等自然载荷作用下做升沉运动时进行适当补偿的关键设
备,在深海石油钻井开发过程中,该装置能在浮式平台遇到大风等恶劣环境作用时,有效减小上下振荡运动对钻井作
业带来的一系列影响,保证井底钻压的稳定和钻井系统整体工作过程的高效进行。通过大量文献调研,分析了升沉补
偿装置在中国的发展现状和应用情况,结合升沉补偿装置在中国深海石油钻井过程中的实际使用情况和研究现状,利
用多浮体理论和钻井系统动力学特征提出对该装置进一步深入研究的新思路和技术路线图,对促进中国海洋石油装
备自主研究和发展具有十分重要的意义。     

深海起重机被动式升沉补偿建模方法研究

为了研究被动式升沉补偿系统的工作原理及其建模方法,通过引入介质分离器活塞的动力学方程,并考虑由于滑轮惯性所导致的钢缆张力松弛影响,建立了一种改进型的被动式升沉补偿系统的数学模型.针对起重机的海底吊装作业过程,建立几种不同建模方法的仿真模型,然后进行动力学分析.分析结果表明:该方法仿真出的补偿效率约为60%,其数学模型能够真实地反映系统的工作机理,可以作为起重机被动式补偿系统的一种建模新方法,并且钢缆的张力松弛对仿真结果有3%~4%的影响;指出了被动式补偿效率不高的原因,并给出了相应的改良措施.     

深海采矿升沉补偿系统的自调整模糊控制仿真

针对深海采矿升沉补偿系统的作业过程受海洋环境和自身工作原理的影响，具有复杂性、随机性等特点，采用自调整模糊控制方法，通过可调整因子α和β自寻优，改变量化因子Ke，Kec和比例因子Ka对控制性能的影响，使升沉补偿系统具有最优的动态性能，从而实现升沉平台和扬矿管系统纵向大幅振动的最佳控制。综合运用控制软件MATLAB和虚拟样机软件ADAMS，建立升沉补偿系统的振动控制仿真模型，进行不同海况下的仿真分析。研究结果表明，应用自调整模糊控制器的升沉补偿系统能更好地抑制振动，降低振动的强度，降低幅度达75％～85％，在调整时间、控制效果及适应性等方面的性能均优于常规模糊控制器的性能，完全符合升沉补偿系统的设计要求。     

浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统研究

在前人研究基础上提出一种半主动浮式钻井平台钻柱升沉补偿方案,将被动补偿能耗低和主动补偿精度高的特点有机结合在一起。建立系统数学模型,在仿真基础上,设计并搭建升沉补偿试验台,进行被动、主动和半主动的升沉补偿试验。结果表明,基于蓄能器的半主动升沉补偿系统收敛速度快,性能稳定,补偿效果较好,可以补偿平台97%的升沉运动。     

波浪运动补偿平台的自适应预报控制模型研究

具有广义升沉运动补偿功能的波浪运动补偿平台可以减少船舶运动对海上作业和设备的影响.该平台系统的液压机构具有非线性和大惯性的特点.为了有效地进行广义升沉运动补偿,本文采用基于等维新息的自适应自回归多步预报算法和非线性PID控制器相结合的控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制.益参数随误差变化的非线性PID控制器具有较好的适应性、抗干扰性和鲁棒性,适合波浪运动补偿平台液压机构的控制特点,可以提高控制效果.结合实验获得的船舶甲板控制点的广义升沉位移数据,仿真试验结果表明:采用上述的自适应预报控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制能有效地减少平台的广义升沉运动幅值.     

深海采矿升沉补偿系统建模及其模糊控制仿真

根据中国大洋协会(COMRA)拟定的1 000 m 大洋多金属结核中试采矿系统中升沉补偿子系统设计方案及1 km 海试的状况,应用牛顿第二运动定律和MATLAB 软件,创建了该系统的数学模型,对该数学模型进行模糊控制仿真研究.仿真结果表明1 km 海试总体设计中提出的双油缸主动控制升沉补偿系统可适应海试要求,在4级海况条件下,对系统实施模糊逻辑控制能得到满意的控制效果.但在复杂海况条件下,随着外扰频率逐渐增加,系统的升沉补偿效果会不断下降,当外扰频率大于0.7 Hz 时,主动式模糊控制几乎无减振效果.因此,建议在0～0.7 Hz 范围内采用主动式模糊控制,而在外扰频率大于0.7 Hz 范围内实施被动式升沉补偿.     

基于煤粉细度反馈控制的制粉系统优化

利用最小二乘支持向量机分别建立了中间储仓式制粉系统的制粉单耗和煤粉细度模型,采用混合遗传算法对制粉单耗模型进行寻优,以获得不同工况下制粉单耗最小的运行参数,然后利用煤粉细度模型对优化后的运行参数进行煤粉细度预测,根据预测出的煤粉细度是否在给定范围内来反馈控制制粉单耗的优化.对某电厂的50MW机组进行现场热态试验,结果表明这种基于煤粉细度反馈控制的制粉优化控制系统具有较高的可靠性和实用性,可以指导运行人员进行制粉系统的优化调整,从而提高机组运行的安全性和经济性.     

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮-齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。     

深水钻井补偿绞车的节能机理及解耦控制方案研究

为解决深水钻井电动补偿绞车能耗过高、钢丝绳磨损严重及运动耦合的技术问题,针对不同钻井作业过程,分析电动补偿绞车的节能潜力,提出一套基于能量回收的新型液压驱动方案,可以对不同钻井作业过程中的负载重力势能及绞车回转系统的惯性动能进行回收与再利用;分析电动补偿绞车的运动耦合机理,进而提出多套软硬件解耦控制方案,可以实现升沉补偿运动与自动送钻运动的解耦控制。设计绞车补偿系统的关键结构参数,研制一套原理样机及其试验系统,并针对不同海况与工况进行仿真与试验研究。结果表明:新型液压驱动方案相对于电驱动方案具有明显的节能效果;绞车的大滚筒结构提高了钢丝绳的使用寿命;基于差动行星传动与基于双绞车驱动的两种硬件解耦方案控制效果良好,满足海洋浮式钻井的性能要求。     

基于运行模式切换的多能源系统的混合控制

为了实现具有高度灵活性的智能控制策略,以提高多能源系统的稳定性、安全性和自愈能力,文中提出了基于分布式能源运行模式切换的分层混合智能控制。对应于系统的混合动态行为,分层混合控制由上层的离散控制策略、下层的本地连续控制器和它们之间的相互作用组成。上层离散控制策略主要负责切换操作模式,以增强遭遇重大干扰时的安全性和自愈能力。下层连续控制的目的是调节各被控单元的动态稳定性,以获得满意的性能。通过仿真实例验证了该混合控制方法的有效性。     

基于并联逆的超声波液位传感器故障误差补偿方法

针对过程控制系统(PCS)液位控制单元中超声波液位传感器故障引起的非线性误差,基于神经网络建模方法设计了一种并联逆补偿环节,有效地补偿了故障误差对系统的影响.通过实验分别获得故障传感器与正常传感器测得的液位值,并进行相应的预处理;基于上述离线数据,分别利用LM-BP、径向基函数(RBF)神经网络的非线性逼近特性,设计逆映射中的并联补偿环节;为验证传感器故障误差的补偿效果,基于OPC技术与Matlab搭建了PCS半实体实验平台,将设计的并联补偿环节置于搭建的PCS液位控制单元中进行闭环实验.结果表明,所建方法能有效补偿传感器故障产生的非线性误差,抑制了故障影响在系统中的传播,实体实验也显现了方法的工程可用性.     

浮吊海上补给作业的动态特性仿真分析与研究

浮吊在进行海上补给时,吊重绳索的下降、摆动以及船体的受迫运动,使吊重下降时很容易碰撞甲板,引发重大事故。考虑吊点处的弹性力,建立了浮吊吊物系统的动力学方程。在MATLAB平台上采用数值分析的方法,分别对吊重静止时和作业时的动态特性进行研究。结果表明绳长、海况、下降速度等对补给安全有重要影响。计算得出的吊重下降速度和位移规律,可为波浪补偿系统提供重要依据。