三绳机械减摇装置的设计与研究

鉴于船舶海上作业时起重机吊重的摇摆问题,设计了一种三绳机械减摇装置,其原理是利用三根外设的减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效的限制吊重的摆幅,进而抑制吊重的摇摆。利用牛顿-欧拉方法建立了吊重系统的动力学模型,在Matlab/Simulink中进行数字建模仿真分析,对不同横摇角度下该装置的减摇情况效果详细的分析,结果表明添加减摇装置后,吊重的面内角可减小86%左右。搭建试验平台进行试验验证,在与仿真条件相同的情况下,吊重的面内角可减小87%左右,面外角可减小95%左右,表明该装置具有明显的减摇效果。     

起重机吊重系统三绳机械减摇装置设计

鉴于船舶海上作业时起重机吊重的摇摆问题,设计了一种三绳机械减摇装置;其原理是利用三根外设的减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效的限制吊重的摆幅,进而抑制吊重的摇摆。利用牛顿-欧拉方法建立了吊重系统的动力学模型,在MATLAB/Simulink中进行数字建模仿真分析,对不同横摇角度下该装置的减摇情况效果详细的分析,结果表明添加减摇装置后,吊重的面内角可减小86%左右。搭建试验平台进行试验验证,在与仿真条件相同的情况下,吊重的面内角可减小87%左右,面外角可减小95%左右,表明该装置具有明显的减摇效果。     

吊重摆长对起重机PID防摇控制的影响

起重机的摆动会极大地影响工作效率,降低运行时的安全性.吊重摆动问题仍然是当前需要解决的问题,其中摆长的不断变化是防摇的难题.通过MATLAB及试验研究吊重摆长对起重机PID防摇的影响,首先建立起重机吊重摆动的数学模型,并设计PID控制算法;采用MATLAB进行动力学仿真分析,得出起重机自由停摆及防摇停摆时的仿真结果,分析不同吊重摆长对系统防摇结果的影响;最后通过试验进行验证.仿真分析及试验结果表明,防摇控制器对起重机停摆有较大影响;起重机吊重摆长越长,系统达到稳定状态的时间越长,但是最大摆角会减小.     

基于模型预测控制的桥式起重机防摇设计

针对桥式起重机工作过程中吊重摇摆的问题,基于预测控制策略提出了一种电子防摇设计方法.首先对桥式起重机进行动力学分析,利用Lagrange方程,建立了面向控制的数学模型.其次,根据对象的历史信息和未来输入预测其将来输出,结合预测误差补偿,通过性能函数的优化得到其控制律.最后,仿真结果表明,所设计的防摇系统能实现小车快速定位和吊重摆角的有效抑制.与最优防摇控制相比,系统超调量和摆角幅度均大大减小,显示了该防摇方法的优越性;加入参数摄动和测量噪声,防摇系统仍能很好地达到控制目标,说明了该防摇方法具有较好的鲁棒性.     

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.     

船用起重机减摇装置液压系统设计与试验研究

船舶起重机在作业时由于受到风、浪、流等额外载荷的影响会使货物产生剧烈摇晃,极大地降低了作业效率,针对该问题设计了一种三绳牵引式起重机减摇装置。文章主要对该起重机减摇装置的液压系统进行设计,建立了起重机模型并进行静力学分析,应用Matlab仿真计算确定牵引索负载的边界条件,并搭建试验台进行了试验研究。试验结果验证了该减摇装置液压系统设计的合理性。     

基于拉格朗日算法的起重机摇摆模型构建及其防摇摆模糊控制系统仿真分析

针对桥式起重机吊装作业时的吊重摆动安全问题,基于拉格朗日方程构建桥式起重机作业时的负载摇摆数学模型,根据模糊控制理论设计桥式起重机防摇摆模糊PID控制器,并对所设计的防摇摆模糊控制系统进行仿真分析,与常规PID控制器防摇摆控制效果进行对比.结果表明,所设计的桥式起重机防摇摆模糊PID控制器能够快速消除起重机负载摇摆,而...     

摇摆条件对反应堆系统热工水力特性的影响

船用核动力装置在海洋环境中受到风浪等影响会发生运动。摇摆条件对一回路系统热工水力特性影响比较复杂。为了研究摇摆条件影响,本研究开发了海洋条件系统热工水力分析程序STAC,并利用实验对程序海洋附加力模型进行验证。利用系统程序STAC对摇摆条件下反应堆系统热工水力特性进行模拟研究,结果表明：摇摆条件下强迫循环工况的参数变化比自然循环工况的参数变化小;与纵摇相比,横摇运动影响较大;摇摆条件下系统热工参数存在波动幅值最小的周期点。     

滚装船减摇装置设计及仿真分析

设计一种滚装船机械式减摇装置,该装置利用运载的车辆和货物作为减摇质量体,在不减小船舶承载能力的前提下,可以有效提高系统的质量比,得到较好的减摇效果。详细阐述了各部分的结构和功能,并通过分析减摇装置的质量比、阻尼比和固有频率比对减摇指数的影响规律,得出各参数的最佳选择范围。以宝华号滚装船的参数为样本,确定了弹簧参数和阻尼器参数。仿真结果表明,减摇装置具有较好的减摇效果。     

减摇陀螺在船舶上的应用分析

针对某沿海小型科考船摇摆运动过大的问题,对其加装减摇陀螺。为测试减摇陀螺的减摇性能,使用差分GPS数据采集仪对该系统进行实海测试分析。测量过程中基于不同船速和减摇陀螺是否运转,采用了4种工况。测试结果表明:该减摇陀螺在零航速时纵摇减摇率为26.24%,横摇减摇率为48.82%,航速4 kn时纵摇减摇率为11.70%,横摇减摇率为69.27%,该减摇陀螺具有良好的减摇性能。     

一种新型的桥式起重机位置补偿消摆控制策略

为了抑制起重机的载荷摆动，提出了一种新型位置补偿消摆控制策略，通过载荷摆角计算载荷相对于小车的水平位置偏差，并将这一偏差乘以自适应反馈增益，修改参考指令后使系统获得合理的阻尼，从而有效地抑制了载荷的摆动，计算机仿真和试验结果表明，这一控制策略将瞬时摆动角度降到60％，可在半个摆动周期内有效抑制残留摆动，并使残留摆动幅值降到20％，由于反馈增益随系统参数的变化而变化，使控制策略对起升运动引起的参数变化具有较强的鲁棒性，因此对噪声不敏感，且在工程中易于实现。     

基于自抗扰理论的桅杆式起重机定位与消摆控制

桅杆式起重机在吊运的过程中负载产生的摆动问题会影响工作效率,严重时会造成一定的安全事故。为此,设计一种自抗扰控制器在保证负载快速精准定位的前提下,抑制负载摆角。首先,对桅杆式起重机进行动力学分析,建立系统的空间三维动力学方程;然后,针对桅杆式起重机的非线性和欠驱动特性设计自抗扰消摆控制器,实现旋转和俯仰运动机构的精准定位和有效消摆,从而为实际应用吊运过程中节省了大量的时间。最后,通过分别设置不同的绳长值以及与其它控制方法仿真结果对比分析可知,该控制器对桅杆式起重机负载的摆角值有着很好的抑制效果,并具有较强的鲁棒性。     

考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车消摆控制方法

塔式吊车系统负载摆角的抑制对于其安全运行至关重要,现有的消摆控制方法在抑制摆角方面取得了不错的效果,但这些控制方法均未考虑钢丝绳连同负载发生抖振的情况,存在安全隐患。针对此问题,提出一种考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车系统摆角抑制方法。具体而言,首先建立塔式吊车水平运动时的非线性抖振机理模型,计算出系统发生抖振后传导到电机主轴上的非线性抖振力矩,并将该抖振力矩等值反向作为补偿力矩。其次,利用陷波器滤除补偿力矩外的其他干扰,再将补偿力矩与一种滑模消摆控制律计算出的控制力矩相叠加,控制驱动电机力矩输出。最后,仿真和实验结果表明提出的消摆方法对于摆角的抑制具有更好的控制效果。     

基于能量守恒的桥吊防摇切换控制

针对桥吊系统的非线性和不确定性,利用Lagrange方程建立其数学模型,从能量守恒角度设计了基于小车速度切换的防摇控制方法.由摄像头和反光板组成的传感器将检测到的图像经处理后得到吊具的角度.当吊具到达最低点时,将小车的速度进行相应的切换,使得吊具与小车相对速度为零,从而消除摆动.当小车在目标位置停止时,吊具的摆角范围为...     

五面体加工中心立卧转换摆角头结构设计及建模仿真

针对五面体加工中心在立卧转换时传动链过长不利于提高加工精度的问题,提出了一种五面体加工中心立卧转换摆角头的新方案.该方案摒弃了摆角头传输切削动力和立卧转换各自使用独立的一套动力源单独传动的方案,采用一套动力源既可以实现切削动力传输也可以实现立卧转换的设计方案,极大地缩短了传动链,在SolidWorks中建立了其三维机械结构模型.基于Romax对摆角头的传动系统进行了建模,在不同工况下对传动系统的可靠性进行了分析.结果表明:在给定工况下传动系统设计合理,运行可靠性满足设计要求.为了保证立卧转换摆角头主轴的刚度和稳定性,采用ABAQUS对其进行了模态分析.结果表明:在额定的工作转速范围内主轴不会发生共振.     

动臂变幅工况下旋挖钻机工作装置的动力学特性

为研究和提高旋挖钻机工作装置的力学性能,对动臂变幅工况下工作装置的动力学特性进行分析。基于动静法建立动力学模型,在Simulink仿真平台上构建基于MATLAB函数的仿真模型并进行仿真分析。研究结果表明:动臂变幅时,无论动力头和钻杆处于钻桅的什么位置,对动臂变幅液压缸提供的主动力都没有影响;当钻桅倾角为0°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最小,当钻桅倾角为95°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最大。     

用错位云纹法测量位移导数场

采用衍射光栅在谱平面上滤波的光学系统，提出两次曝光之间在像平面上错动全息干版的错位云纹干涉法。用此方法分别获得面内位移导数（应变）场和平板弯曲离面位移的二阶导数（曲率）场的计算公式，并进行了实验验证，实验结果与理论值符合良好。     

摆臂浮子式波能装置的运动及能量转换性能

 海洋波浪能是一种清洁的海洋可再生能源,受到了广泛关注。设计和制作了一种摆臂浮子式波浪能实验装置,并在船模拖曳水池进行实验,以研究该装置的运动和能量转换性能。摆臂浮子式波浪能实验装置由两个浮子、两个摆臂以及机械传动装置和发电机组成,装置固定于拖车之上。通过水池实验测量不同工况下浮子的垂向运动加速度和发电机的输出电压,分析波高和周期对浮子运动的影响,计算装置在不同波浪条件下的能量转换效率。从实验结果可知,在波浪作用下,装置的垂荡运动性能较好,具有较高的能量转换效率。