海浪模拟视觉仿真系统与并联六自由度平台控制系统的数据通信

应用六自由度并联平台对海浪模拟运动仿真,是对船舶运动姿态及相关设备研究的基础,也是对船舶主动减摇研究的主要手段.针对六自由度平台对海浪模拟运动的仿真,提出了一种基于OSG的海浪视觉模拟系统与并联六自由度平台控制系统的数据通信的方法,应用SQL Server 2000数据库作为桥梁实现LabVIEW对海浪模拟信号的读取,并基于OPC技术实现LabVIEW与S7-300PLC数据通信.所设计的通信方法可实现上述平台之间数据的高速通信,较为优越的实现海浪模拟信号与控制系统的通信,为并联六自由度平台对海浪模拟系统进行实时运动仿真奠定基础.     

海上并靠补给波浪补偿技术发展趋势

并靠补给是一种重要的海上补给方式。舰船在海浪作用下会产生六自由度运动,对海上并靠补给具有重要影响;波浪补偿技术能够消除舰船运动对海上并靠补给的影响,是海上并靠补给的一项关键技术。介绍海上并靠补给及其波浪补偿技术,探讨海上并靠补给对波浪补偿技术的需求,分析被动式波浪补偿技术和主动式波浪补偿技术的发展现状,研究六自由度波浪补偿技术的工作原理。通过分析指出,六自由度波浪补偿系统能够完全补偿两舰船之间的相对运动,不仅可以避免货物与被补给船之间发生碰撞,而且可以精确地将货物补给到指定位置和有效地抑制或消除货物的摆动,是波浪补偿技术的重要发展方向。六自由度波浪补偿技术是通过绳牵引并联机构实现的,技术难度较大。     

波浪补偿靠帮吊装装置的设计与分析

海上补给作业需要补给装置具备平稳运输的功能,但由于船舶受到海上风浪的影响,船舶会产生复杂的非线性运动,使得普通的船舶起重机不能满足海上平稳作业的工作需求。为解决此类问题,设计了一种新型的波浪补偿靠帮吊装装置,将普通船用起重机与并联波浪补偿平台结合,完成海上的吊装补给作业。通过对该新型装置的运动学分析与动力学分析,研究结果表明,该新型波浪补偿装置可以在3级海况下对海上风浪引起的船舶运动进行有效补偿,从而保证靠帮吊装工作的可达性与安全性。     

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。     

船用波浪补偿稳定平台的稳定性研究

对于船用波浪补偿稳定平台,由于机构复杂,耦合度/非线性高,因此建立准确的动力学模型是实现补偿稳定控制的前提。论文研究的波浪补偿稳定平台以Stewart平台为主体,基于其机构的特点及运动耦合性,通过欧拉角坐标转换法,运用运动学逆解分析其运动特性,求得机构的Jacobi矩阵;采用Lagrange方程从能量的观点求出机构完整的动力学方程,得出"惯量"为主要的耦合量;运用微分几何控制法解耦,得到上平台的运动规律。通过理论仿真与试验分析,验证了所建的动力学模型的正确性,为实现波浪补偿稳定平台高精度解耦控制提供了重要的理论依据。     

船舶动力定位系统的自适应控制研究

船舶和海上作业平台在海上特定位置工作时,必须具有较高的定位精度,锚泊式船舶定位受到锚链长度和锚钩抓地作用力的影响,在干扰作用力(海浪、海风和洋流等)作用下,定位精度不高。船舶的动力定位系统包括测量模块、动力分配模块、控制模块等,通过控制器分配船舶自身的动力,使干扰作用力和自身推进力相抵消,提高船舶或海上作业平台的定位精度。本文针对船舶的动力定位系统的定位原理,通过建立干扰力模型和船舶运动模型,设计了一种基于自适应模型控制技术的动力定位控制器。该控制器相对于传统控制器具有更高的控制精度和更短的效应时间,并在实际应用中取得了良好的效果。     

波浪补偿技术现状和发展趋势

波浪补偿系统是一种通过主动或被动技术,对由于波浪运动引起的工作母船或者海洋平台上作业设备的不规则运动进行补偿的系统。其广泛应用于海上货物转运、油气田开采、深海采矿、潜器吊放回收等作业领域。本文介绍波浪补偿系统的组成及工作原理,国内外波浪补偿系统的应用、技术研究以及发展现状,并对波浪补偿系统技术的发展趋势进行分析。     

五自由度船舶靠泊装置机构设计及运动分析

为提高船舶靠泊安全系数，减少大型船舶靠泊事故的发生，设计一种以两转动一平移3-RPU并联机构为主体结构的5自由度船舶靠泊装置。基于螺旋理论和修正G-K公式，计算出并联机构的自由度；利用齐次位姿变换建立各连杆矢量方程，推导出并联机构位置正反解数学表达式，基于位置反解表达式求出并联机构的雅克比矩阵，根据雅克比矩阵对3-RPU机构的三类运动学奇异性进行分析；建立机构驱动关节速度与动平台速度之间的关系，对正反解的研究结果进行数值验证，并运用MATLAB对位置和速度反解进行仿真；采用蒙特卡洛法求解并联机构的可达工作空间，并运用MATLAB编程绘制出工作空间三维图和截面图，验证了3-RPU并联机构的可行性，为3-RPU并联机构的应用提供理论依据。     

一种三自由度并联机器人机构的运动学分析

提出了一种具有3个转动自由度的并联机器人机构,介绍了它的结构和特点,建立了该机器人机构的运动学位姿、速度及加速度的正反解方程,并进行了数值实例验证,为该机器人机构的进一步分析研究和开发奠定了理论基础。     

内河航道测量波浪补偿装置设计及仿真分析

针对内河航道测量船在水上航行时受到风浪影响产生船体运动后会对船上测深仪器的水深测量精度产生不利影响的问题,设计了一种基于并联机构的主动波浪补偿装置。基于Solid Works设计出补偿装置机构的三维模型,并采用ADAMS对补偿机构进行运动学仿真,得到了补偿装置机构补偿运动参数曲线,验证了补偿机构设计的正确性。     

基于遗传算法和BP神经网络的Stewart平台正解研究

位置正解是并联机构控制与应用的基础。提出采取遗传算法优化BP神经网络的混合算法来处理Stewart平台位置正解问题。利用位置反解模型求得的杆长结果作为神经网络的输入,把平台的位姿作为输出,对其进行预测。仿真结果表明该混合算法模型的计算精度高,求解速度快,能够为Stewart平台的控制策略提供数值参考。     

基于电液控制系统的船舶吊装设备波浪补偿研究

现代经济的发展离不开对海洋资源的开发,尤其是对海洋油气资源的开采,需要借助功能强大的海上作业平台才能实现。为了能够有效提高海上作业船舶的稳定性,改善吊装设备的工作性能,本文重点研究了一种新型的波浪补偿装置,具备了电液控制能力,能够实现多个维度的稳定性控制,文中对海浪环境进行建模,并建立了合适的波浪补偿系统,通过自动反馈补偿,实现了对电液控制装置的高效控制,大大提升了整个吊装系统的综合性能,具备良好的应用价值。     

两轴摇摆台误差补偿系统设计

解算了两轴摇摆台的位姿,分析了影响定位精度的原始误差,设计了基于BP神经网络学习方法的误差补偿系统,最后将该补偿系统应用于摇摆台机构,有效改善了机构的运动精度.     

基于SAPF的船舶电力系统谐波抑制

为避免大量强非线性负载的使用给船舶电力系统带来严重谐波污染,提出采用并联型有源电力滤波器(SAPF)实现船舶电力系统的谐波抑制。在建立船舶电力系统仿真平台的基础上,从分析船舶典型强非线性负载的谐波成分入手,设计并联型有源滤波器的谐波电流检测模块和补偿电流跟踪控制模块。仿真结果证明并联型有源滤波器对船舶电力系统谐波抑制的有效性。     

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真

介绍了一种用于船舶辅机设备陆地性能测试的三自由度并联机构摇摆台.主要模拟特定海况下横摇、纵摇和升沉运动,不但分析了该结构摇摆台的空间结构和空间运动姿态的位置解算,还应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了虚拟样机模型,给出了一种基于ADAMS的求解并联机构摇摆台运动学和动力学的方法,获得了有关运动学及动力学特性曲线,为船舶辅机摇摆台系统的设计、制造、创新和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数.     

LNG浮式转接驳并联系泊装置设计

针对LNG浮式转接驳在与LNG运输船进行LNG外输时干舷落差不断增大,无法稳定系泊的问题,提出一种以并联机构为主体的可进行主动调节的真空吸附装置作为动态系泊解决方案,使用Ansys中的AQWA模块进行水动力分析,结果表明,该方案其可满足船舶6自由度运动的快速、稳定系泊要求.     

船载串并混联海上稳定廊桥动力学建模与分析

设计了一种新型3-UPU/UP-RRP串并混联海上稳定廊桥机构，并对其进行了动力学建模与分析。利用矢量法推导并联机构各构件的速度与加速度，求解得到机构各分支的Jacobi矩阵；运用虚功原理求出3-UPU/UP并联机构的动力学模型，利用牛顿-欧拉迭代动力学方程分别对RRP串联机构中的关节力进行迭代分析，进而得到RRP串联机构的动力学模型。通过理论计算与动力学仿真分析验证了动力学模型的准确性，根据稳定补偿仿真分析得出该补偿方案具有较高的精确度。     

基于Vega的虚拟海洋视景仿真研究

虚拟海洋视景仿真系统足虚拟现实技术在军事领域中的应用.由于海浪运动的随机性,虚拟海洋的计算机生成成为视景仿真领域的研究难点.文中详细讨论了两种海浪模型,重点研究Vega中海浪原理和海洋模块的计算机实现,基于Vega软件生成海浪.从效果图中可以看出,模拟的海浪效果比较好,能够满足实际应用的需求.     

船舶运动基于参数法的海浪方向谱估计

船舶的运动控制受多种因素的影响,比如海浪的作用力大小、风力和海水温度等。而海浪的作用力大小对船舶的运动控制影响巨大,特别是在复杂环境中,精确的海浪作用力常常难以预测。本文针对船舶操纵过程中遇到的难题,采用先进的非线性控制算法建立了船舶的运动模型,然后通过参数控制法对海浪方向谱的实现原理进行了建模分析,建立了精确的波浪运动模型,最后采用Matlab软件,对此模型的时域响应性能进行仿真验证,从而获得良好的性能。     

基于 OpenGL 的实时三维海浪可视化仿真

海浪虚拟仿真技术是海上虚拟作战平台模型库构建的重要组成,直接影响到平台运行的逼真性和可行性。论文首先以重力波为例,分析了对规则海浪模型的仿真方法,然后采用线性波浪叠加法和海浪谱理论,探讨了不规则海浪模拟及其三维生成算法,通过建立海面规则网格,调用O penG L函数库,实现了对真实海浪进行模拟,为建立海上虚拟作战平台海浪模型提供了一种技术方案。