深水铺管起重船海上起重作业实时仿真

为满足海上起重作业视景仿真的数据需求,该文基于动力定位仿真系统提供的船舶六自由度实时数据和起重驾控台的操纵信号等多通道离散数据,构建了综合考虑海况、动力定位、实时操纵、压载调整等影响因素的实时动力学模型.为降低累积误差,提高运算速度,采用布里斯近似积分法求解动力学方程.结果证明,该仿真系统在保证精度的前提下满足了实时性要求,有效地解算了被吊物的实时摆动姿态,为视景模型提供了基础数据.     

dSPACE快速控制原型技术在ABS台架实验中的应用

针对车辆稳定性控制系统仿真中对汽车防抱死制动系统(ABS)的纯理论研究以及软件在环仿真,鉴于其控制系统难以建立精确的数学模型、模型算法难以在实际过程中进行应用等问题,提出采用dSPACE实时半实物仿真设备对其进行快速控制原型设计,并搭建了ABS实时半实物仿真平台。通过实现dSPACE与MATLAB/Simulink的无缝连接,并基于实验室ABS台架,设计了ABS逻辑控制策略。最后基于该控制策略对ABS进行快速控制原型验证,实验结果验证了dSPACE快速控制原型技术的有效性和实用性。     

汽车电子控制系统半实物仿真平台开发

提出了一种汽车电子控制系统半实物仿真解决方案,以捷达1.6AT轿车为对象,采用半实物仿真技术通过硬件接口电路将实际车辆与模型环境有机结合,设计开发了汽车电控系统半实物仿真平台.所设计的平台在精确采集车辆传感器信号的同时能够实现车辆与半实物仿真模型间的实时数据交换;通过平台显示系统可以直观地观察车辆电控系统的工作过程及控制原理;并可根据需要合理地改变仿真模型的参数,对不同车型和不同使用工况进行仿真.该平台不仅解决了数学仿真对现实条件过于简化、建模难度大的问题,同时也克服了实物试验费用高、周期长的弊端,可将其应用于汽车电子控制系统的开发、调试、检测和教学试验等.     

基于xPC和反射内存网的半实物仿真

为了实现仿真系统的快速原型化以及保证群设备间的强实时性通信问题,提出了基于"xPC目标+反射内存网"的解决方案.介绍了基于xPC目标的半实物仿真系统设计过程,解决了xPC目标环境下利用反射内存技术构建高速实时网络的关键技术问题,测试了单点xPC目标的实时性和多点xPC目标间的反射内存网实时性.在某末制导半实物仿真系统中的集成和试验,验证了基于"xPC目标+反射内存网"的半实物仿真系统的仿真实时性和仿真精度.     

灵巧航行体半实物仿真系统设计方法与应用

以新型灵巧航行体研发为背景,针对其近水面运动易受波浪力干扰、舵面受力复杂等问题,通过建模与仿真解耦设计、环境条件自动切换等方法设计了模拟灵巧航行体水中工作环境的半实物仿真系统,并在此基础上进行了实时仿真计算能力试验、灵巧航行体半实物仿真试验研究和波浪干扰试验研究. 结果表明,应用所建立的设计方法构建的半实物仿真系统解决了灵巧航行体近水面运动姿态控制系统半实物仿真的需求,可为灵巧航行体的姿态控制系统设计和实航试验提供重要参考依据.      

DP-3级动力定位控制系统的体系结构

根据各船级社对深海作业的安全规范要求,完成了DP-3级动力定位控制系统的硬件与软件设计.详细阐述了DP-3级动力定位控制系统的硬件体系结构与软件体系结构的组成.针对动力定位各子系统所完成功能的不同,对控制系统的软件体系结构进行了应用层、实时层以及物理层的分层设计.为了对控制系统的软件逻辑、硬件体系、数据接口以及系统可靠性进行有效验证,采用实物仿真与虚拟仿真相结合的方法建立了DP-3级动力定位的半实物仿真系统.在半实物仿真系统上对某一深水钻井平台进行了动态模拟试验,仿真结果表明所设计的定位系统可以为动力定位控制系统方案设计的可行性以及控制方法的有效性提供测试环境,所设计的体系结构可为工程应用提供一定的参考.     

基于Exata的航空数据链半实物仿真应用研究

为了更真实地仿真分析航空数据链系统性能,基于Exata仿真框架引入半实物仿真思想,结合航空数据链系统,设计开发了契合战场环境的数据链半实物仿真平台.通过分析Exata的各层模型将其与数据链系统进行模型映射,在此基础上利用实装或VC应用程序的接入,建立数据链半实物底层模型,得到上层所需要的数据,实现航空数据链系统的半实物仿真.仿真结果表明,基于Exata建立的半实物仿真平台能够高效模拟航空数据链系统以及作战场景,并对其性能进行验证,为信息化设备的技术研究提供了系统性试验平台,所建立的系统平台具有较高的可信度和较强的灵活性.     

半实物吊舱式电力推进仿真系统的设计

介绍了上海海事大学正在研发的半实物吊舱式电力推进仿真系统控制方案和仿真算法的设计.半实物仿真系统整合了物理硬件设备和仿真软件,对改善非线性系统在大工况变动下实时仿真的快速性和精确性,以及在控制方案设计、船桨数学模型的建立和仿真算法的选择等方面都有其特殊的作用.     

飞机制动半实物仿真系统

提出一个数学模型来描述飞机刹车过程.通过分析制动过程中飞机与机轮的受力情况,建立了一系列动力学方程求解整个制动过程中的关键变量.使用龙格库塔法求得动力学方程的解析解,通过RTX半实物实时仿真平台进行仿真,保证实时性能.仿真系统可根据实际情况改变实验参数,从而对不同路况下的飞机刹车进行仿真.      

模拟机操纵系统的数字控制及故障诊断

模拟机的操纵负荷系统作为半实物实时仿真系统,为飞行员提供实际飞行状态下的模拟操纵杆力,它是飞行模拟器的一个重要组成部分。本文首先简要介绍了我单位从CAE公司引进的夏延及波音模拟机操纵系统的数字控制实现方式,在此基础上,结合运行中实际出现的故障进行了较深入的分析,并对相应的故障诊断方法进行了讨论。     

营口港装船机机器房吊装工艺研究

针对营口港装船机总装过程中装船机机器房的吊装难题,根据营口港装船机现场总装进度安排,结合现有的机器房总装方案,提出使用1600T浮吊吊装和1300T浮吊吊装两种方案,分析两种方案的合理性,结合现场总装条件,合理调整总装方案,创新提出了双门机吊装机器房方案,并对方案进行理论分析和模拟。通过现场跟踪,最终方案成功实施,从而大大节约了使用浮吊吊装成本,为以后项目大机器房吊装方案提供参考。     

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。     

直臂克令吊动力响应及模态分析试验

针对直臂克令吊日常工作时进行复合运动,考虑冲击载荷对吊机引起的动力响应变化及各类振源对吊机结构引起的共振,对吊机的稳定运行产生影响,因此在结构设计过程中,有必要对其动态特性进行分析。建立最大起重量为15 t的克令吊三维模型,利用有限元分析软件Abaqus进行分析求解,得到动力响应结果对吊机结构产生的影响,对比计算模态与试验模态的结果,确定影响结构的固有频率、振型,验证分析的准确性。对有无肋板的模型进行模态分析,得到增加肋板不仅确保吊机的结构强度和刚度,同时有效地提高了结构的固有频率。通过本文分析,为完善该克令吊的设计提供可靠的理论依据。     

新型后摇杆驱动四连杆变幅机构的传力特性与变幅力矩分析

在门座式起重机和浮式起重机中广泛采用四连杆机构,用来实现带载变幅,即工作性变幅。而一种新型四连杆变幅机构:后摇杆驱动、臂架活动范围大、外观和几何形态特别,重心高度低。这种新型四连杆变幅机构的浮式起重机已经在国外投入使用。运用机构学知识来分析该新型四连杆变幅机构的传力特性和变幅力矩,以一起重量为160 kN的实例计算,证明了该新型四连杆变幅机构具有优良的传力特性。     

浅析架桥机起重天车溜车

架桥机起重天车是桥梁建设中关键设备,其溜车现象是架桥机架梁过程中的一大安全隐患,笔者从TP48节段拼装架桥机的起重天车溜车问题入手,结合工程实际情况进行分析,从而解决起重天车溜车这一问题。     

船用起重机多绳系统同步运动控制策略

针对船用起重机在进行起升、变幅动作及受到外部扰动时,船用起重机多绳系统的减摇索之间无法实现同步运动的问题。首先建立了船用起重机多绳系统的运动学和动力学模型,接着提出了模糊PID控制策略,最后采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。结果表明:在模糊PID控制策略下,多绳系统期望绳长与实际绳长的误差逐渐趋向于零,期望绳长速度与实际绳长速度的误差逐渐趋向于零,相比于传统的PID控制效果,模糊PID控制策略具有更高的鲁棒性。     

预制装配式架桥机的起重小车复合滑模同步控制

预制装配式架桥机对预制墩柱架设过程中存在精度低、效率低等问题,针对这一问题基于时变滑模扰动观测器,提出变增益移动滑模控制方法。首先,通过分析架桥机起重小车架设墩柱的运动过程,得出了起重小车起升机构与走行机构的同步运动关系式,然后设计了一种结合交叉耦合控制策略的移动滑模控制器,提升了系统的鲁棒性;其次,设计了变增益趋近律,加快了误差收敛速度并抑制了抖振;同时,为了使架桥机起重小车适应不同工况下的扰动,设计了一种新的时变滑模扰动观测器,从而对产生扰动项进行实时的估计和补偿。Lyapunov理论可以证明上述控制器具有收敛性,数值仿真则可以表明,该控制方法对于提高起重小车的架设精度与速度是有效的。     

考虑吊钩组升降的伸缩臂起重机动力学模型研究

建立了一种模拟伸缩臂起重机转台回转,吊臂变幅、伸缩,吊钩升降的运动学、动力学模型.利用光滑连续的正余弦函数描述伸缩臂起重机的运动,使用拉格朗日方法列出吊钩组的动力学方程,并用时变约束方程描述吊钩钢丝绳的升降长度,最终组成微分代数方程,使用约束稳定化方法进行求解.通过算例验证了伸缩臂起重机动力学模型的正确性.该模型可以为伸缩臂起重机的复合动作控制研究及虚拟吊装方案设计提供参考.     

集装箱码头AGV调度优化

为了解决集装箱码头自动导航车AGV(Automatic Guided Vehide)调度优化问题,建立以无效最短时间为原则的数学模型,采用Netlogo软件模拟仿真,比较了“作业线”和“作业面”两种调度模式,验证所建立数学模型的合理性以及“作业面”调度模式的优越性.在验证实验模型的基础上进行了仿真实验的应用,通过假设,以运载900 TEU为例,设置车道数为2车道和3车道,以及岸桥与AGV的配比为1∶4,1∶5,1∶6时,对比分析不同模拟环境下AGV的等待率,实验结果是当车道数为3以及岸桥与AGV的配比为1∶6时,AGV的等待率为3.71%,为6种模拟情况中的最佳AGV和岸桥配置方式.该结果能够在一定程度上对自动化集装箱码头的调度作业提供参考和借鉴,提高自动化集装箱码头的作业流畅性,更好配合越来越大型化的集装箱船装卸作业,提升码头的作业效率和信息化水平,实施有效的作业管理.