并联式主被动升沉补偿系统的非线性分析与仿真

海上平台吊放重物过程中,需要升沉补偿装置进行辅助作业。本文设计一种基于并联液压缸的主被动一体式升沉补偿系统,描述该系统的工作原理与特点。为建立准确的数学模型,对该系统进行详细的运动学和动力学分析,分析过程中充分考虑液压系统的非线性因素。在此基础上,利用Simulink,建立该系统的非线性仿真模型。仿真结果表明,该升沉补偿系统对波浪升沉运动具有良好的补偿效果,所设计的基于并联液压缸的升沉补偿系统对辅助海上作业具有良好作用。     

某油缸式主动波浪补偿系统的动态特性分析

基于AMSim仿真平台建立包括液压元器件、气动部件、机械传动部件,以及控制算法在内的油缸式主动波浪补偿系统的机液耦合仿真模型,分析被吊货物质量、吊重钢丝绳长度、主动波浪补偿模式开启时刻,MRU传感器误差等因素对主动波浪补偿吊机补偿系统动态特性的影响,结果表明,在控制方式和外界条件相同的条件下,而货物质量不同时,补偿响应速度和精度的差别很小;钢丝绳长度对补偿精度的影响可以忽略;从非波浪补偿模式切换至波浪补偿模式时,在升沉运动的零位置切换至主动波浪补偿模式切换更平稳快速;提高MRU传感器和气瓶压力传感器精度对补偿精度有利。     

主动波浪补偿平台及其试验系统的设计与仿真

补给船在海里工作时受到风浪的影响会发生横摇、纵摇和升沉,这严重影响了工作的平稳性和有效性。为了对补给船的横摇、纵摇和升沉进行补偿,设计了一种基于微惯导传感器的新型主动波浪补偿装置,提出了一种简单准确的波浪补偿值的求解方法,并搭建了六自由度并联主动波浪补偿平台试验系统,最后通过实验仿真验证了该主动波浪补偿装置的实用性和有效性。     

基于二次单元的主动升沉补偿系统低速特性仿真

针对某主动升沉补偿（AHC）系统样机中存在的低速运行不稳定问题，分析二次单元及AHC系统工作原理，建立二次单元的数学模型，使用MATLAB/Simulink和AMESim软件建立基于二次单元的AHC系统仿真模型来研究低速特性。结果表明：配流盘结构会显著影响二次单元本体的流量脉动大小和AHC系统的低速稳定性；AHC的负载质量越大时低速控制下的转速脉动越大；改变二次单元机械效率对低速脉动影响较小；改变二次单元的容积效率不影响低速脉动率。     

深海作业起重绞车主动波浪补偿系统载荷响应研究

文章对主动波浪补偿系统的补偿原理进行研究设计,并将货物和钢丝绳及补偿器对主动波浪补偿系统的影响建立数学模型以及对货物的静态和动态的参数进行计算分析。另外,应用Simster仿真软件对运动补偿性能进行了仿真和分析,仿真结果表明:主动波浪补偿系统的精度满足系统的响应要求。     

深海采矿双波浪补偿系统自适应跟踪控制

为满足深海采矿过程中管道的快速自动对接要求,设计了一种能够同时进行布放回收和升沉补偿的双波浪液压补偿系统.基于波波夫超稳定理论,设计了上波浪补偿的自适应跟踪控制律.仿真实验结果表明,上波浪补偿系统能够在自适应跟踪控制律作用下,迅速跟踪下波浪补偿系统的升沉运动,其跟踪精度能够满足同步对接要求.     

一种主动升沉波浪补偿控制系统研究

随着现代海洋资源的开发,各种带波浪补偿功能的离岸起重机大量应用于海上补给、海洋钻井、深海探测与设备安装等领域。通过设计一种基于船体升沉运动的历史数据,对船体升沉运动进行极短周期的预报,然后基于该预报结果,将钢丝绳弹性与系统阻尼等因素纳入考虑范围,设计前馈反馈复合控制算法,通过仿真验证了该设计方案能够实现对负载运动的主动补偿。     

高频多普勒计程仪航速补偿研究

指出影响高频多普勒计程仪测速精度的主要因素，提出了在软件方面进行航速补偿的2种措施，通过图表分析，给出了航速线性补偿及非线性补偿2种方案。重点分析了航速非线性补偿，并给出了航速非线性补偿的软件流程框图，对提高测速精度具有较高实用意义。     

深水勘察船提取设备波浪补偿系统研究

为减小深水勘察船在勘察作业时受风浪的摇摆和升沉运动对基盘提取设备的影响,根据对3000m深水勘察船工况和结构参数要求的分析、计算,研制了深水勘察船基盘提取设备波浪补偿系统。应用Simulink动态系统的建模仿真功能对该补偿系统进行建模与仿真分析,得出波浪补偿系统位移响应仿真曲线,由仿真曲线可知系统运动范围明显减小,基本能实现基盘的补偿控制,从而降低了船舶的升沉运动对基盘的影响。     

吊钩式波浪补偿装置深水吊装作业分析

针对深水海洋结构物吊装问题，基于波浪补偿原理，分析吊钩式装置的参数设置原理及其应用。提出一种刚度-阻尼等效计算方法，并建立吊钩式补偿装置的仿真模型，设计弹簧力-位移和阻尼力-速度曲线，并采用Orca Flex软件进行联合仿真，考虑浪流作用和船体运动状态下吊装作业的升沉补偿效果，对不同参数设置下吊物经过飞溅区的过程进行计算分析。结果表明：采用联合仿真方法评估深水吊装作业能取得较好的效果。采用该方法对在1 000 m水深区域吊装400 t重物的作业进行计算分析，实现对缆线非线性弹性作用下船舶、缆线、补偿器和吊物系统的耦合运动分析，评估补偿器的作用效果。结果显示，依靠吊钩式补偿器，吊物升沉幅值降低了约79.69%。     

差分方程在船舶电液比例阀控缸机构建模方法

为了克服海洋环境中巨型波浪的恶劣环境,需要为船舶配备升沉运动补偿系统。当前船舶通用的补偿系统是基于一定的控制算法控制液压系统进行广义补偿,使得平台的广义升沉运动大幅度下降,并消除或减弱由波浪引起的船舶横向摇动和纵向摇动。本文主要使用电液比例原理建立电液比例阀控缸机构模型以及升沉补偿系统的数学模型,并用系统识别技术建立了差分方程模型。通过各机构相互的位移及受力模型,解决了船舶升沉补偿系统滞后大、惯性大的问题。     

基于节流方法的被动式吊机升沉补偿系统设计

设计一种基于蓄能器和液压缸的被动式船舶吊机升沉补偿系统,为了提高系统补偿率,对其进行动力学分析和性能指标分析,提出一种基于节流阀的改进方案,即在液压管路中加入节流阀,通过改变节流阀通径和个数,调整系统阻尼比至合适值,从而提高系统补偿率。改进前后的系统仿真对比结果表明:基于节流阀改进方案的被动式升沉补偿系统具有更好的补偿效果。     

波浪运动补偿平台广义升沉位移的实时预报

具有波浪运动补偿功能的稳定平台可有效减少船舶在风浪中的摇摆和升沉运动对某些海上作业和设备的影响.为了有效地进行波浪运动补偿,需要对该平台的广义升沉位移(横摇、纵摇以及升沉的耦合作用结果)进行极短时预报.本文采用时间序列分析理论中的自回归(AR)模型作为预报模型,对波浪运动补偿平台的广义升沉位移进行极短时预报.在以往的研究中,通常采用递推最小二乘法AR模型进行在线参数估计.但是采用递推最小二乘法进行参数估计容易引起参数爆发,从而影响AR模型的稳定性.针对该问题,本文采用阻尼递推最小二乘法对AR模型进行在线参数估计,并结合实验获得的平台控制点的广义升沉位移数据进行实时建模预报.仿真结果表明,采用阻尼递推最小二乘法进行参数估计能抑制参数爆发,并能提高AR模型实时预报精度.     

大型远洋拖网渔船拖网被动补偿系统的研究

拖网被动补偿系统是针对大型拖网渔船上拖网在作业中保持一定的网型而设计的装置。通过介绍拖网被动补偿系统的方案设计和工作原理,分析补偿系统的受力情况,构建重物位移与船体位移之间的数学模型;以及对补偿系统的重物位移和补偿效率进行仿真分析,从而得到蓄能器的体积和船体升沉的周期对补偿系统的补偿效率影响的仿真曲线,这为相关设计人员对拖网被动补偿系统的设计计算提供了理论指导。     

基于混沌理论和改进极限学习机的船舶升沉预报

船舶升沉运动预报是主动升沉补偿系统中的重要组成部分.为了满足船舶升沉运动预测的实时性和准确性要求,本文提出了一种混沌理论与增强搜索极限学习机相结合的混合方法(CES-ELM).在混沌动力系统相空间重构的基础上,采用基于误差最小化的方法生成ELM隐藏节点并不断更新权值;利用优化后的模型参数建立船舶运动预测模型.不同海况下的仿真结果表明,该方法的预测平均绝对百分误差小于10％,与传统的ELM和LSSVM模型相比,该模型能有效提高预测精度和鲁棒性.     

基于NARX神经网络的船舶升沉运动实时预测方法

[目的]对船舶升沉运动进行预测有助于增强升沉补偿器的补偿效果,减少海浪对作业设备的干扰。为提高升沉预测模型的精度和稳定性,提出一种船舶升沉运动实时预测方法。[方法]基于带外源输入的非线性自回归(NARX)神经网络建立单海况预测模型,利用船舶系统仿真器获取母船升沉运动仿真数据,将NARX模型与卡尔曼(Kalman)模型、普通反向传播(BP)模型的预测结果进行对比。在此基础上,对单海况预测模型进行改进,建立多海况预测模型。[结果]多海况预测模型预测精度较高,且稳定性优于单海况模型,在2～5级海况下的最大预测误差均小于10-4量级。[结论]仿真结果表明,NARX神经网络对复杂海浪环境具有良好的适应性,它的预测速度和精度均优于BP神经网络和传统滤波方法,在高海况下仍可保持高预测精度。     

基于混沌理论和改进极限学习机的船舶升沉预报（英文）

船舶升沉运动预报是主动升沉补偿系统中的重要组成部分。为了满足船舶升沉运动预测的实时性和准确性要求,本文提出了一种混沌理论与增强搜索极限学习机相结合的混合方法(CES-ELM)。在混沌动力系统相空间重构的基础上,采用基于误差最小化的方法生成ELM隐藏节点并不断更新权值;利用优化后的模型参数建立船舶运动预测模型。不同海况下的仿真结果表明,该方法的预测平均绝对百分误差小于10%,与传统的ELM和LSSVM模型相比,该模型能有效提高预测精度和鲁棒性。     

新型升沉补偿试验系统的仿真设计

为能更准确地对波浪升沉补偿系统进行研究,设计一种基于数字液压技术的新型试验系统,采用Stewart平台结构模拟船舶的六自由度运动,以数字液压缸作为驱动器对重物升沉进行补偿。在LabVIEW仿真环境下运用广义预测与PID控制策略,实现了对升沉补偿试验系统的设计。结果表明,该系统仿真相似度高,方便取得各种工况下的试验数据。     

基于Adams-AMESim的平台吊机升沉补偿系统联合仿真技术

利用Adams的虚拟样机弥补AMESim的不足,建立基于Adams-AMESim的虚拟样机联合仿真模型,完成主被动一体式平台吊机升沉补偿系统的联合仿真,不同波浪条件下的仿真结果表明该系统具有很好的补偿效果,波浪频率对补偿效果的影响较大,说明基于Adams-AMESim的联合仿真系统能够可靠实现多领域联合仿真,可以为海上平台吊机升沉补偿系统的分析提供良好的虚拟试验平台。     

主被动一体式升沉补偿系统及其控制方法

设计一种舰船吊放作业主被动一体式升沉补偿系统。为使其达到性能要求,建立系统模型,分析系统的固有频率、阻尼比对系统稳定性和补偿率的影响,导出固有频率、阻尼比与速度反馈和加速度反馈系数之间的关系。在此基础上提出一种反馈校正控制方案,即在控制系统中加入速度反馈和加速度反馈校正环节,计算出合适的校正系数值,从而使系统能够同时满足稳定性和补偿率的性能指标要求。最后对所设计的补偿系统进行了仿真验证。仿真结果表明,设计的补偿系统和反馈校正控制方案有很好的补偿效果。