起吊系统在规则波作用下动态仿真分析

以起重船在海上起吊作业为背景,建立了吊重系统三维非线性运动学模型。分析了吊重系统在规则波作用下的摆动特性。采用数值仿真软件对时域非线性分析进行求解,讨论了波向、波浪频率以及升降速度对吊重摆角和吊索张力的影响。得到的结论可用于吊重系统摆动的预测与控制,可供设计者参考。     

双船浮吊系统在不规则波作用下动力响应研究

基于起重船在风、浪、流等载荷作用下会引起吊物的大幅度摆动,通过建立吊物系统的动力学模型分析浮吊系统在不规则波作用下的运动响应,研究波高、波向、吊放速度以及波长与船长之比等因素对吊物摆角与吊索张力的影响。得到的结论可用于吊物系统摆动的预测与控制,可供设计者参考。     

海上吊物六自由度系统动力学特性分析

以海上吊物系统为研究对象,考虑长方体吊物模型六自由度的运动和风载荷,建立广义坐标的第二类拉格朗日方程,并利用高阶的龙格-库塔方法求解该方程。根据牛顿第二定律,推导出吊绳动张力计算公式,对不同吊绳长度、不同起吊速度、不同激励频率时的吊绳摆角、吊物转动角度和动张力进行分析。结果表明,吊绳长度,起吊速度和激励频率的变化均对吊物的摆角和吊绳动张力产生很大影响,吊物的升降对吊绳摆动、吊物转动和吊绳中的动张力有抑制作用,且起升速度越大,对吊物系统的抑制效果越明显,可以通过控制起吊速度和时间来减小吊重的摆动。当激励频率接近于吊物系统特征频率时,会出现共振现象,因此起吊作业中需要选择合适的吊索长度以避开共振区。     

船用起重机减摇装置设计

针对船用起重机的吊重摇摆抑制问题,设计一种船用起重机吊盘减摇装置,利用2根恒张力减摇索和主吊索在吊盘处形成相对稳定的力的三角形,同时吊盘将减小吊绳及吊重的摆幅。建立吊重在有无吊盘下的运动学方程,在Matlab/Simulink软件中对模型进行仿真分析,对比分析在船舶不同的横、纵摇运动角度下有无减摇装置时吊重的摇摆,结果表明,有吊盘的情况下,吊重的摆角可减小70%左右,通过搭建试验平台进行试验,得到有吊盘时,吊重的摆角可减小60.7%左右,验证了减摇装置的有效性。     

一种新型船用吊机防晃装置及非线性动力学分析

针对深水吊装作业摆动抑制问题，设计了一种新型船用吊机防晃装置，采用仿真建模技术及拉格朗日方程，在Simulink仿真软件上，建立船用吊机防晃装置非线性动力学模型，得到了在不同拉力、吊索长度、波浪频率下吊物运动角度时程响应。结果表明，有防晃装置的情况下吊物的位移可减小80%左右，新型船用吊机防晃装置具有明显的消摆作用。     

船舶液压起重机延迟反馈吊重消摆控制

由于操纵和工作环境的变化,起重机的吊重在工作过程中会产生摆动,这种摆动降低了起重机的工作效率和安全性能。文章以集美大学轮机工程实验中心船舶液压起重机为研究对象,采用机电液仿真建模技术及拉格朗日方程,在MATLAB Simulink仿真软件平台上,建立起重机操作液压系统及吊重摆动模型,采用与试验数据对比的方法对所建立的模型进行验证。设计基于吊重摆动位置延迟反馈的控制器,通过将延迟反馈信号叠加到操作信号上的方法实现吊重的消摆控制。结果表明,在各种操作情况下,延迟反馈控制器均能很好地抑制吊重的摆动。     

船舶液压起重机基于延迟反馈控制的吊重消摆

由于操纵和工作环境的变化,起重机的吊重在工作过程中会产生摆动,这种摆动降低了起重机的工作效率和安全性能。文章以集美大学轮机工程实验中心船舶液压起重机为研究对象,采用机电液仿真建模技术及拉格朗日方程,在Matlab Simulink仿真软件平台上,建立起重机操作液压系统及吊重摆动模型,采用与试验数据对比的方法对所建立的模型进行验证。设计基于吊重摆动位置延迟反馈的控制器,通过将延迟反馈信号叠加到操作信号上的方法实现吊重的消摆控制。结果表明,在各种操作情况下,延迟反馈控制器均能很好地抑制吊重的摆动。     

船用起重机伸缩套管减摇装置原理和实验

针对船用起重机在海上作业过程中,由于悬挂重物的钢丝绳属于柔性件,加上风、浪等海洋环境载荷的影响,使得负载产生摆动。基于起重机海上作业时吊物的摇摆,设计开发了一种新型船用起重机伸缩套管减摇装置,利用套管的刚性约束来减小吊索的摇摆幅度,利用万向力矩结构减轻套管的受力,套管通过万向力矩运动时,依靠弹簧阻尼来存储释放能量,减少吊重的摆幅。介绍了伸缩套管装置的结构和原理,建立船、起重机、伸缩套管的数学模型,并利用Adams建立仿真模型进行运动学分析,得出伸缩套管装置具有明显的减摇效果,同时通过搭建实验平台进行实际实验,验证了伸缩套管装置在实际应用中的也具有显著的减摇效果。     

基于反步法的欠驱动吊艇架主动式减摆控制

针对欠驱动的三维吊艇架系统,提出了基于反步法的主动式减摆控制方法。建立了三维吊艇架系统的动力学模型,采用反步法设计了吊艇架的减摆控制装置,和其他船用吊艇架的减摆控制相比,采用主动式减摆,结构紧凑,且对负载质量和吊绳长度不确定的情况下,依然可实现对吊艇摆动的有效抑制。仿真结果表明了该减摆控制器有着良好的减摆效果。     

船舶起重机状态测量与吊重摆动控制

针对船舶液压起重机工作时吊重产生摆动的问题,提出基于起重机操纵比例伺服阀的吊重摆动控制的方法。设计并完成起重机工作状态测量传感器。完成基于时间延迟反馈控制策略的吊重摆动控制器的设计。实验结果表明：通过在起重机操纵比例伺服阀上叠加时间延迟反馈控制器信号的方法,可以使吊重的摆动快速衰减到0.5度以内。     

船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验

受风、浪、流、涌等多种海洋环境载荷的影响,船舶会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡六自由度运动,船舶的这种基座扰动进而会导致吊重发生大幅度摇晃。针对该问题,提出一种吊盘式机械防摇方案,并搭建船用起重机吊盘式机械防摇系统试验台开展验证试验。进行多组对比试验验证方案的可行性,得到船用起重机吊盘式机械防摇系统在不同绳长和不同基座运动条件下的吊重摆角时变曲线。试验结果表明:在无减摇控制时,主吊索的面外角最大值达到13.6°,面内角最大值达到15.5°;有减摇控制时,主吊索的面外角最大值仅为1.2°,减摇效果达到90%以上,而面内角最大值仅为5.9°,减摇效果也达到60%以上。     

起重船吊物系统在波浪中的动力响应

本文研究起重船在波浪中作业时吊物系统的动力响应。文中提出船体——起吊重物体的力学模型,建立了起吊过程中重物运动的非线性微分方程组。采用新切片理论在频域内得到船体运动,用数值计算方法求得重物在空间的摆动规律和吊索的动张力,并与模型试验结果比较,两者基本相符。通过这一实例1600t 起重船的计算,对吊物系统动力响应随不同索长、起吊速度及不同浪向的变化进行了讨论,从中得到某些重要结论,可供设计者和使用者参考。     

船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验

由于风、浪、流、涌等多种海洋环境载荷的影响,船舶会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、升沉六自由度运动,船舶的这种基座扰动进而会导致吊重产生大幅度摇晃。针对该问题,提出一种吊盘式机械防摇方案,并搭建船用起重机吊盘式机械防摇系统实验台开展验证实验。通过多组对比实验验证了方案可行性,得到船用起重机吊盘式机械防摇系统对于不同绳长、不同基座运动条件下的吊重摆角时变曲线。实验表明：在无减摇控制时,主吊索的面外角最大值达到13.6°,面内角最大值达到15.5°；而有减摇控制时,主吊索的面外角最大值仅为1.2°,减摇效果达到90%以上,面内角最大值仅为5.9°面内角减摇也达到60%以上。     

基于自适应迭代学习控制的工作艇收放装置主动减摆策略研究

工作艇收放装置主要用于完成快速、安全地将舰船上的小艇及人员移至水面,或安全回收工作艇至舰船上等海上任务。针对这一典型的欠驱动机械系统,采用拉格朗日方程的方法建立其动力学模型。根据舰船在海上的实际运动情况,对系统的二维动力学模型进行描述,分析小艇摇摆的二维平面摆角,研究其在船体运动影响下的变化情况。然后在上述非线性动力学模型的基础上,针对系统的摆动部分,为其设计自适应迭代控制闭环控制器,达到消摆的目的。最后,仿真结果证明了此控制方法的有效性。     

船用起重机减摇控制系统设计与试验研究

针对起重机吊重摇摆的抑制问题,设计一种船舶起重机减摇系统,减小起重机作业过程中吊重产生的摆动,对提升起重机的作业效率及安全性有重要的意义。此外,针对带折叠减摇臂式船用减摇起重机装置提出一套控制方案,并通过试验验证其综合减摇效果达到60%以上,充分验证了该控制方案的正确性和可行性。     

定绳长下港口起重机的一系列阶跃输入整形防摇方法

针对港口起重机的吊重摇摆问题,提出一系列小车阶跃加速度输入整形防摇方法。构建吊重系统的定绳长单摆模型,进而将输入整形器分为正向整形器和反向整形器,并分别对两者进行求解。利用二项式定理,确定正反向整形器的幅值;利用半振荡周期的特定倍数值,确定正反向整形器的时刻。如果正向整形阶跃数为n+1个,那么反向整形阶跃的时刻点有n+2种,可形成n+2种不同摆角归零时间的输入整形方法。最短摆角归零时间为1.5个半振荡周期,最长摆角归零时间为2n+1个半振荡周期。MATLAB/Simulink仿真结果表明:该系列方法具有良好的防摇效果;所设计的整形器时滞越短则最大摇摆角度越大,时滞越长则最大摇摆角度越小,同时小车加速度的跳变越小,小车速度越平缓。     

吊索长度偏差对四点吊桩的影响

一般文献所给出的四点吊桩的吊点布设是以吊索等长为前提的。实际工种中各吊索间长度总存在偏差,因此会给吊索的吊力和桩身变矩带来不容忽视的影响。本文通过具体实例做了初步研究。得出一些初步的结论性意见。     

基于模糊控制的船用起重机消摆控制

介绍了一种船用起重机载荷摆振模型,并将模糊控制原理应用到船用起重机的消摆控制中,设计了船用起重机消摆模糊控制器。仿真研究表明,该控制器有效地减轻了载荷摆动,取得了比较理想的控制效果。     

船用起重机减摇控制系统设计与试验研究

随着航运业发展,追求效率的今天,船舶起重机越来越广泛的用于船与船、船与岸之间的货物装卸,成为深远海工程作业不可或缺的装备之一。由于船舶受到风、浪、流、涌等海洋环境载荷的影响,起重机的吊重会出现较大的摇晃,进而影响起重机的作业效率和安全性,严重时还将会导致严重的安全事故和环境污染,造成生命财产损失。因此,针对起重机吊重摇摆的抑制问题,设计一种船舶起重机减摇系统,减小起重机作业过程中吊重产生的摆动,对提升起重机的作业效率及安全性有重要的意义。本文针对带折叠减摇臂式船用减摇起重机装置提出了三种控制方案,并通过实验验证其综合减摇效果达到60%以上,充分验证了控制方案的正确性与可行性。     

桥式起重机大车运行机构动态仿真分析

建立桥式起重机虚拟工作环境下的动态仿真分析模型，并对吊重在大车运行过程中动载进行了计算分析，得到了吊重的偏摆运动学方程及对整机系统的阻力方程，以桥式起重机实例为研究对象，应用ADAMS进行仿真分析，仿真结果验证了大车运行过程中的动载计算方程，也再现了大车运行过程的真实模拟。