新型主动耙头的开发和应用

文章介绍耙吸挖泥船主要疏浚设备之一--耙头新技术的研制,通过对工作原理及国际上新型耙头的研究和分析,进行优化设计,开发了新型主动耙头.     

新型主动耙头施工的技术革新

为解决耙头活动罩的人工机械调整问题,研制了新型主动耙头.介绍新型主动耙头的工艺特点、适用范围、工艺原理、工艺流程及操作重点、质量控制等.新型耙头由液压进行控制,在施工中可以随着不同地质地貌随时通过液压杆调节其角度变化,使耙头的挖掘能力始终处于较为理想的状态.     

自航耙吸挖泥船耙头模型试验研究

为了提高自航耙吸挖泥船耙头疏浚饱和硬质土时的效率,根据模型相似的原理推导了耙头的局部模型试验方法,并通过该方法试验了不同位置高压冲水辅助下的挖掘效果,分析了垂直高压冲水和耙齿内高压冲水在耙齿挖掘中的作用,并根据两种高压冲水的作用机理,提出了沿齿面冲水的辅助挖掘新型式,进一步提高了耙头的挖掘能力和疏浚效率,同时降低了耙头的挖掘阻力.研究了耙齿对地压力、耙头吸腔密封度等因素的影响,并做出了调整和改进.结果表明,改进后的模型耙头疏浚坚硬的黄骅港密实砂质粉土时,泥浆密度换算到原型耙头可达1.19t/m3,相对于国内现有耙头同类土质下的施工密度1.10 t/m3已有大幅提高.     

浅述耙头

本文浅述了耙吸挖泥船耙头技术的发展,对其耙吸机理适应工作状态的结构进行分析,并就采取提高切泥能力的措施进行探讨,以及对如何选择、应用耙头提出看法.     

大型耙吸挖泥船系列化耙头研发与应用

结合企业生产实际需要,研发适用于不同施工土质的系列化耙头,明确系列化耙头的特点和使用范围;利用有限元分析软件对系列化耙头的关键技术进行研究与分析,即耙头内部流场模拟与分析,耙头整体结构强度计算和分析,耙头高压冲水喷嘴性能研究与分析,根据每一项关键技术的分析结果对耙头的性能参数进行优化设计;系列化耙头在不同施工工地均表现出优良的挖掘性能,具有挖掘浓度高,易于操作等诸多优点;系列化耙头针对特定的土质具有较强的适用性。研发过程中总结了耙头设计规范流程,可为相关工作人员提供有益参考。     

大型耙吸船高效挖掘黏土专用耙头的研发

针对大型耙吸挖泥船在挖掘硬质黏土时,遇到耙齿难以入土、堵耙和闷耙等问题,通过对大型耙吸挖泥船的原始耙头模型进行研究,采用为耙头配置特殊高压(最大压力为38 MPa)冲水系统的方法,增加了三道高压冲水辅助装置及设计合适喷嘴,成功开发了高效黏土型耙头,有效解决了耙头堵耙、闷耙等问题,提高了船舶施工效率,为类似问题提供参考。     

耙吸挖泥船耙头密度估计器研究与分析

针对新型耙头的挖掘模式,利用黑箱模拟法与在线滚动优化预测理论,设计了一种耙头吸入密度估计器,采用现场实测数据进行了仿真实验。结果表明,该密度估计器可以较为准确地预测耙头底部的吸入密度,在疏浚作业中实时提供连续的混合物吸入密度信息,及时指导操作人员针对不同工况调整疏浚参数,满足高效疏浚的需求。     

“粘土耙头改造研究”可行性报告

耙吸式挖泥船是一种装备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置的大型自航、装舱式挖泥船。文中阐述了挖泥船耙头主要施工功能与工作原理,并提出了初步设想,根据耙头的型号进行研究改进,从而达到提高挖掘粘土效率的母的。     

耙吸挖泥船耙头内流场分析与优化

为了提升泥浆输送效率、避免泥沙淤积,采用CFD手段对耙吸挖泥船耙头的内流场进行分析优化。通过对耙头内泥浆流动特点的分析,确定了CFD分析所用多相流模型、进出口边界等条件。根据内流场分析结果提出按流线对耙头修型的优化方案。与原方案计算对比,优化后的耙头内流场实现降低流动阻力、减少涡流的目的。     

耙吸式挖泥船耙头内部泥沙运动及防淤堵策略分析

针对耙吸式挖泥船进行航道疏浚作业时,吸入的黏土容易在耙头内部堆积造成堵塞,导致疏浚效率下降的问题。通过研究耙头的结构发现,防止杂物进入泥泵的格栅为黏土堵塞的主要位置,对其进行基于双欧拉模型的流体动力学仿真研究,得出不同的工作参数和格栅角度对耙头压力、速度、泥沙浓度的影响。结果表明,耙头内部低速区容易发生泥沙沉积,高压水射流能提高局部流速,促进泥水混合,有利于泥浆的输送,施工过程如遇黏土将格栅前移能有效防止施工过程中的堵耙现象,提高耙吸式挖泥船的工作效率。     

耙吸式挖泥船黏土耙头刀齿形态及排布方式

借助LS-DYNA数值模拟方法研究耙吸式挖泥船耙头刀齿的形态及刀齿的排布方式对挖掘过程的影响,分析不同结构耙齿的宏观切削效果和切削过程中的微观动态响应特性。结果表明:相比平齿刀具,尖齿刀具的切削阻力有所降低,切削土体的效果较好;多齿刀具在切割土块时,土体更易破碎,切削效率更高;在相同条件下,尖齿错排刀具的切削效率要强于平齿错排刀具。由此可见,实际工程中,进行耙头刀齿设计时遵循多尖齿错排的原则在一定程度上可提高耙吸式挖泥船对黏土的破碎效率。     

船舶电站双机并联系统的新型控制器研究

基于离散滑模控制理论设计了船舶电站双机并联系统的稳定和有功分配控制器。分析了变速趋近律的运动机理并给出了一种改进算法，通过引入衰减系数以加快趋近速度。只要不确定因素有界，即可保证闭环系统的鲁棒稳定性。通过调整变速趋近律自身参数，可以避免抖振并使系统具有良好的动态品质。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

永磁同步电机传动系统的非线性控制策略及其调速系统的实现

介绍了永磁同步电机传动系统调速系统控制。首先简单分析了非线性控制策略,进而分析了电流返回解耦方式和SVPWM原理,设计双闭环控制器,介绍系统软硬件设计。实验结果证实控制器设计的正确,空载条件下,稳态时速度波动幅度不超过2 rpm,稳定性良好;速度给定10 rpm时,稳态误差为1 rpm,系统低速运行效果良好。证明了电流返回解耦方式和SVPWM原理线性控制策略具有很好的动态性能和稳定性。     

基于改进的混沌优化的翼滑艇推进系统仿真

通过Matlab平台建立翼滑艇推进系统的数学仿真模型,将翼滑艇的快速性指标和经济性指标的加权形式作为推进系统优化目标,并以Simulink进行实时仿真分析。首先,运用改进的混沌优化算法对模糊控制系统进行优化,求解最小控制目标值,然后对转速控制和螺距控制的控制器参数进行优化,并通过模糊控制器对不同工况下主机转速和可调桨螺距进行控制。最后,对比分析了常规模糊控制器与混沌算法优化后的模糊控制器之间的差别。结果表明,优化后的推进系统在进行航速控制时不仅超调量小,而且稳定性好,该优化方法有效可行。     

基于ADRC的船舶主机控制器设计与仿真研究

船舶主机速度控制系统由于具有典型的非线性和不确定性特性,并受到调速器执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得主机速度控制器的设计非常困难。该文给出了带有船舶主机速度控制非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对自抗扰控制(ADRC)原理进行了简要介绍;设计了船舶主机ADRC控制器。仿真结果表明:该控制器对于船舶主机的非线性、参数不确定性、环境不确定性以及控制对象的模型变化均有较强的鲁棒性;速度切换控制过程快速、平滑,油门调整小,可以实现高精度的速度控制。     

基于多段滑模面控制的船舶柴油机调速系统仿真研究

船舶柴油机的稳定运行,关系船舶电力系统电能品质以及柴油机的性能。为了使柴油机具有得到较好的排放性、经济性及动力性,对其转速进行稳定的控制是十分重要的。在实验的基础上建立柴油机调速系统的非线性数学模型,利用滑模变结构控制理论设计了多段滑模面变结构控制器。并用MATLAB/simulink进行了仿真,结果表明:多段滑模面变结构控制能很好抑制系统的超调量,快速跟踪目标值,具有控制精度高,鲁棒性强等特点。     

船舶柴油机转速的线性自抗扰控制

船舶柴油机推进系统包含非线性、时变参数以及柴油机-推进轴系-螺旋桨之间的强耦合作用,难以建立精确的数学模型,且易受到螺旋桨负载扰动的影响,不利于船舶柴油机转速的实时准确控制。针对此问题,将线性自抗扰控制（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）技术应用于船舶柴油机的转速控制系统。首先,基于平均值建模方法建立了某大型低速二冲程船舶柴油机的模型,并分析了转速控制中的不确定因素;然后,针对柴油机的转速控制问题设计了二阶LADRC控制器;最后,以船舶柴油机平均值模型为载体对LADRC的控制性能进行仿真测试,并与经过遗传算法优化的PI控制器进行对比。仿真结果表明,在负载扰动及模型参数改变的情况下LADRC表现出良好的控制性能,并且比PI控制具有更优的扰动抑制能力和鲁棒性。     

Research on H2 speed governor for diesel engine of marine power station

The frequency stability of a marine power system is determined by the dynamic characteristic of the diesel engine speed regulation system in a marine power station. In order to reduce the effect of load disturbances and improve the dynamic precision of a diesel engine speed governor, a controller was designed for a diesel engine speed regulation system using H2 control theory. This transforms the specifications of the system into a standard H2 control problem. Firstly, the mathematical model of a diesel engine speed regulation system using an H2 speed governor is presented. To counter external disturbances and model uncertainty, the design of an H2 speed governor rests on the problem of mixed sensitivity. Computer simulation verified that the H2 speed governor improves the dynamic precision of a system and the ability to adapt to load disturbances, thus enhancing the frequency stability of marine power systems.     

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。     

基于反馈线性化与闭环增益成形的减摇鳍控制

根据减摇鳍系统的非线性数学模型,设计了一种具有鲁棒性的非线性控制器。通过采用精确反馈线性化方法将减摇鳍系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用Matlab的Simulink工具箱分别对相同海况下未进行减摇控制、已设定航速及航速减半状态时采用减摇鳍控制的非线性数学模型进行仿真。仿真结果表明,该控制策略对于减摇鳍非线性控制系统是十分有效的,特别是鲁棒性能令人满意。算法的设计过程简单,物理意义明显。