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。     

船用起重机主动式升沉补偿控制的研究

对海上作业的船舶运动和起重机升沉运动进行分析、建模,从速度补偿和位移补偿两个方面分析了船舶起重机主动式升沉波浪补偿控制的原理。     

用于船舶主动式升沉补偿的自抗扰控制方法

针对主动式升沉补偿控制系统在工作过程中存在的非线性、时滞性以及干扰性等造成系统的稳定性控制难度大的问题,为提高主动式升沉补偿控制系统的控制精度与稳定性,将自抗扰控制技术（ADRC）应用于船舶升沉补偿系统并进行数值仿真研究。对主动式升沉补偿控制系统进行数学建模以及自抗扰控制算法设计,并针对具有干扰和时滞环节的控制系统,将ADRC与传统的PID控制进行仿真效果对比,验证自抗扰算法的良好性能。最后以6级海况风浪流全耦合环境作为研究对象得出一套自抗扰参数组合,并将该套参数应用于多种海况环境进行仿真分析。仿真结果表明,不同耦合环境和不一样的海况环境下,ADRC使用同样参数下均取得了满意的升沉补偿控制效果,展现出很好的适应性能与鲁棒性。     

深海主动升沉补偿起重机基座设计研究

深海主动升沉补偿起重机技术长期被国外企业垄断,国内的发展也刚刚起步,其关联的基座设计也缺乏相关的指导文件,为研究该类起重机基座的设计方法,从起重机的组成出发,结合实际工程经验,对各组成部分的相互关系和基座的设计要点进行阐述,同时采用有限元分析方法对基座强度进行校核,验证设计的可行性,并据此总结出了适用于深海主动升沉补偿起重机基座的设计方法,为同类基座的设计提供参考。     

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。     

主动式波浪补偿控制技术仿真研究

针对主动式波浪补偿(AHC)预测控制技术,结合某型采用数字液压缸作为补偿缸的波浪补偿装置的特点,提出并研究了两种可行的预测控制方法:AR模型控制策略及广义预测(GPC)与PID复合控制策略。借助计算机仿真模型对上述两种方案进行较为深入的研究,通过合理配置参数,两种预测控制方法均得到了较小的预测误差。仿真结果表明:两种方法预测误差小、适应性强、稳定性好,可用于主动式波浪补偿的预测控制。     

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。     

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。     

浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法

为准确评估浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的可靠性,保障钻井船安全高效作业,综合运用AHP法、灰关联分析法和模糊理论,研究浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法。根据浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的作业特点和功能要求,建立浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性综合评价指标体系;为更准确地获得各评价指标的权重,在统筹考虑主观赋权法和客观赋权法的优缺点的基础上,综合运用AHP和灰关联度法,确定各评价指标的综合权重;基于模糊综合评价理论,构建一种浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性综合评价方法。应用结果表明：该评价法原理简单,使用方便,为科学评价钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性提供了一种新的有价值的参考。     

基于AMESim和Simulink的主动升沉补偿系统仿真分析

通过AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方法建立二次调节主动升沉补偿系统的仿真模型,模型加入了时变和非线性因素的影响,能较为真实地反映实际主动升沉补偿系统特性和实现各种控制策略。研究结果表明：采用具有双前馈补偿的串级PID闭环控制,提高了系统的升沉补偿精度;变量机构与二次元件斜盘配合的间隙等非线性因素会降低系统补偿精度;绞车的非线性摩擦力矩对补偿精度的影响较小。     

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。     

船用液压起重机加装波浪补偿装置的研究

该文简要介绍了在现有船用液压起重机上加装波浪补偿装置的工作及其原理、特点及海上进行集装箱补给时应用过程。     

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.     

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。     

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。     

一种新型主动式波浪补偿系统原理样机的设计及研究

于压补偿油缸执行构,提出了种新型主动式波浪补偿系统。介绍了补偿系统原理样的组成和主要关键技术研究及试验情况。本文的研究可为我国自主研发主动式波浪补偿起重提供技术参考。     

海上风电场维护船船型总阻力和纵摇升沉运动研究

根据海上风电场维护船的使用和性能要求,分析小型单体船、双体船、多体船对于海上风电场的实用性,最终确定采用双体船型为风电维护船船型。结合小水线面双体船和穿浪双体船的船型优点,对风电维护船片体进行改进,得到常规型和改进型双体风电维护船型方案。采用CFD仿真技术,利用常规双体船型探索双体船阻力CFD仿真方法,对改进船型进行阻力仿真计算。采用船舶设计软件NAPA的耐波性模块计算分析两种船型的纵摇和升沉性能,得到了维护船不同速度和浪向角时两船型的纵摇和升沉响应曲线。     

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。     

浮式钻井天车型升沉补偿系统摇摆装置设计方案优选

针对浮式钻井天车型升沉补偿系统钢丝绳摇摆装置设计方案选择问题,综合运用层次分析法、变异系数法、灰关联分析和TOPSIS法,研究浮式钻井天车型升沉补偿系统摇摆装置设计方案优选方法。运用层次分析法和变异系数法确定摇摆装置设计方案评价指标的主客观权重,再运用相对熵原理构建一种指标综合权重的计算模型。综合运用灰关联分析和TOPSIS法,建立一种基于相对熵加权-灰色TOPSIS的浮式钻井钻柱天车型升沉补偿系统摇摆装置设计方案优选方法。该优选法原理简单,使用方便,能够较好地解决浮式钻井天车型升沉补偿系统钢丝绳摇摆装置设计方案优选问题。