主动式升沉补偿技术研究现状和发展趋势 被引量：9

1

作者 段玉响 任政儒 周利 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第11期76-82,共7页

随着深海能源的开发,深海更加恶劣的环境使海上作业窗口期缩短,主动式升沉补偿装置可以有效解决深海作业窗口期短的问题,保障深海作业的安全,提高深海作业的效率,具有很高的经济价值。本文介绍主动式升沉补偿系统的组成及工作原理,总结... 随着深海能源的开发,深海更加恶劣的环境使海上作业窗口期缩短,主动式升沉补偿装置可以有效解决深海作业窗口期短的问题,保障深海作业的安全,提高深海作业的效率,具有很高的经济价值。本文介绍主动式升沉补偿系统的组成及工作原理,总结主动式升沉补偿系统的响应滞后、参数时变、随机性、非线性4个技术难点,分析目前的研究思路,指出优点及其不足之处,并根据工业需求提出技术发展趋势。 展开更多

关键词 主动式升沉补偿 波浪补偿 海上钻井 海上吊装作业 深海采矿

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一种用于登乘栈桥的主动波浪补偿方法 被引量：7

2

作者 苏长青 郑文彬 +1 位作者 曾悠兵 丁德甫 《船舶与海洋工程》 2017年第4期22-25,共4页

针对高海况下风电塔运行维护的实际工程需求,设计一种带有主动补偿功能的登乘栈桥。分析栈桥的结构设计,以此为基础进行补偿模型的计算分析。以高速数字信号处理器为核心构建补偿控制系统,利用运动参考单元实时测量运维船的姿态及升沉变... 针对高海况下风电塔运行维护的实际工程需求,设计一种带有主动补偿功能的登乘栈桥。分析栈桥的结构设计,以此为基础进行补偿模型的计算分析。以高速数字信号处理器为核心构建补偿控制系统,利用运动参考单元实时测量运维船的姿态及升沉变化,根据补偿模型计算出液压缸所需的运动行程,对液压系统进行控制,分别进行横摇、纵摇及升沉的补偿,确保栈桥末端与塔基相对稳定,从而确保风电塔维护人员安全登乘。对运维船进行的码头系泊试验结果表明:该栈桥系统可有效补偿波浪对运维船的影响,完全满足高海况下的运维通勤需求。 展开更多

关键词 登乘栈桥 主动波浪补偿 运动参考单元

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基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略 被引量：1

3

作者 张琴 张蒸忠 +2 位作者 洪逸帆 顾邦平 胡雄 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期11-21,共11页

海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精... 海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于PI(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立PI迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,PI迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(PID)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。 展开更多

关键词 主动波浪补偿 PI迟滞模型 反步终端滑模控制 斯图尔特浮式平台

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主动式波浪补偿液压驱动系统的仿真与实验 被引量：4

4

作者 鄢华林 缪鑫 +1 位作者 王伟 程浪 《机床与液压》 北大核心 2017年第10期79-81,共3页

以主动式波浪补偿液压驱动系统为研究对象,对整个波浪补偿的电气控制系统进行设计,建立主动式波浪补偿液压驱动系统的数学模型,推导出主动式波浪补偿驱动系统的传递函数,引入PDF(伪微分)算法。运用MATLAB/Simulink对波浪补偿驱动系统的... 以主动式波浪补偿液压驱动系统为研究对象,对整个波浪补偿的电气控制系统进行设计,建立主动式波浪补偿液压驱动系统的数学模型,推导出主动式波浪补偿驱动系统的传递函数,引入PDF(伪微分)算法。运用MATLAB/Simulink对波浪补偿驱动系统的数学模型进行仿真分析,推断出在整个主动式波浪补偿驱动系统中采用PDF(伪微分)控制算法系统响应性能完全满足系统要求。最后通过电机模拟液压驱动系统,根据实验结果来验证PDF控制的优越性。 展开更多

关键词 主动式波浪补偿 液压驱动系统 伪微分控制 MATLAB/SIMULINK仿真

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六自由度主动波浪补偿装置测控系统设计与仿真 被引量：3

5

作者 杨文林 周小琦 +3 位作者 吕浩亮 张弓 侯至丞 王卫军 《集成技术》 2021年第2期50-62,共13页

针对海工装备上人员与物资安全转运的工程需求,该文对六自由度主动波浪补偿系统中的关键技术展开研究,设计了一个完整的主动波浪补偿系统,包括运动测量系统、控制系统和执行机构。运动测量系统采用MTi惯性传感器,结合自适应高通滤波器... 针对海工装备上人员与物资安全转运的工程需求,该文对六自由度主动波浪补偿系统中的关键技术展开研究,设计了一个完整的主动波浪补偿系统,包括运动测量系统、控制系统和执行机构。运动测量系统采用MTi惯性传感器,结合自适应高通滤波器进行船舶运动检测,同时采用双目视觉系统检测补偿平台末端运动,并基于卷积神经网络实现两类传感器数据的融合。控制系统采用基于神经网络进行参数整定的自抗扰控制器,可以实现良好的快速响应特性、控制误差补偿和抗干扰特性。执行机构采用基于液压驱动的Stewart平台。通过MATLAB/Simulink和AMESim平台建立了机、电、液联合仿真模型,并对所设计平台的先进性和可行性进行了仿真验证。 展开更多

关键词 主动波浪补偿 六自由度 多传感器融合 自抗扰控制 联合仿真

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基于卡尔曼滤波的主动波浪补偿系统研究 被引量：2

6

作者 解迎刚 王晓 +1 位作者 曾佳佳 侯金梦 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第21期36-40,共5页

针对船舶随涌浪进行的升沉运动进行较为深入的研究,旨在采用主动式波浪补偿解决耙吸式疏浚船耙管终端水平高度稳定问题。建立波浪补偿预测系统,通过运动参考单元测量船舶运动竖直方向速度和加速度,主控制单元根据所建立的数学模型结合... 针对船舶随涌浪进行的升沉运动进行较为深入的研究,旨在采用主动式波浪补偿解决耙吸式疏浚船耙管终端水平高度稳定问题。建立波浪补偿预测系统,通过运动参考单元测量船舶运动竖直方向速度和加速度,主控制单元根据所建立的数学模型结合卡尔曼滤波算法处理数据,通过执行机构调整绳索收放速度完成耙管终端控制补偿,使耙头水平高度在工作过程中保持稳定。所建立的波浪补偿预测系统具有自主学习能力,可以不断运用实测数据自我修正以提高精度,具有很高的实用价值。 展开更多

关键词 主动式波浪补偿 卡尔曼滤波 波浪补偿预测系统

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基于内河航道测量的主动波浪补偿平台的开发与试验系统设计 被引量：3

7

作者 王佳 黄勇 +3 位作者 刘延涛 夏占 庄惠荣 陈志磊 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2019年第7期92-97,共6页

安装于船舶上用于内河航道测量的测深仪设备在工作时会受到波浪的影响从而产生横摇、纵摇及升沉,这严重影响了测量数据的精度。为此开发一种基于内河航道测量的主动波浪补偿平台装置,该装置为新型的串并混联结构;然后提出一种运动学建... 安装于船舶上用于内河航道测量的测深仪设备在工作时会受到波浪的影响从而产生横摇、纵摇及升沉,这严重影响了测量数据的精度。为此开发一种基于内河航道测量的主动波浪补偿平台装置,该装置为新型的串并混联结构;然后提出一种运动学建模与位置求解的方法;最后通过搭建一套试验系统来验证该平台的波浪补偿有效性。 展开更多

关键词 主动波浪补偿 串并混联平台 内河航道测量 建模与求解

原文传递

绳牵引刚柔式波浪补偿并联机构的设计与建模 被引量：3

8

作者 陈原 郭登辉 田丽霞 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期810-822,共13页

为了减少海上集装箱货物运输中风浪造成的损坏,提出刚柔混合驱动主动式波浪补偿并联机构.基于刚柔混合并联机构的动定平台的矩阵旋转原理和几何封闭法建立位置逆解数学模型;利用空间几何原理构建机构位置正解数学模型;利用求导法则对位... 为了减少海上集装箱货物运输中风浪造成的损坏,提出刚柔混合驱动主动式波浪补偿并联机构.基于刚柔混合并联机构的动定平台的矩阵旋转原理和几何封闭法建立位置逆解数学模型;利用空间几何原理构建机构位置正解数学模型;利用求导法则对位置逆解进行求导,建立速度雅可比矩阵与加速度的二阶影响矩阵;基于绳子是柔性变形体推导出系统刚度矩阵,探究影响系统刚度的因素和增加系统刚度的原则.利用数值模拟仿真对运动学和系统刚度进行验证,结果表明位置正逆解的输入输出误差不超过实际误差的2.25%;发现理论仿真曲线和样机仿真曲线较吻合,误差不超过7.4%,验证了运动学模型的正确性;根据刚度矩阵发现刚度影响因素对系统刚度的影响规律.通过对绳驱动刚柔混合驱动波浪补偿并联机构的实验验证,发现该机构的补偿效果均高于90%.证明研究结果为刚柔混合主动式波浪补偿并联机构的运动和机构设计提供了理论支持. 展开更多

关键词 螺旋理论 主动式波浪补偿 刚柔混合式并联机构 运动学 柔性体刚度

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深海作业起重绞车主动波浪补偿系统载荷响应研究 被引量：1

9

作者 王奎 刘火伟 +2 位作者 冯正平 萧永明 陈伯扬 《船舶》 2018年第3期80-84,共5页

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:... 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。 展开更多

关键词 绞车 主动波浪补偿 MRU 仿真

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基于补偿技术的起重机深水波浪补偿系统研发 被引量：1

10

作者 孙泳涛 《起重运输机械》 2018年第3期124-127,共4页

为突破波浪补偿技术的研发瓶颈,提出了补偿技术的工作原理,通过对补偿系统结构和主动波浪技术的自主研发,解决了二次液压控制技术、信号检测系统和电气控制算法等关键难点,成功研制了带有主动波浪补偿技术的30 t起重机,该起重机可以实... 为突破波浪补偿技术的研发瓶颈,提出了补偿技术的工作原理,通过对补偿系统结构和主动波浪技术的自主研发,解决了二次液压控制技术、信号检测系统和电气控制算法等关键难点,成功研制了带有主动波浪补偿技术的30 t起重机,该起重机可以实现水下600 m以内区域的补给、海洋钻井、深海探测等工作,提高了海上作业的安全性、高效性和可靠性。 展开更多

关键词 起重机 主动波浪补偿 二次液压控制 信号检测 控制算法

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重载半主动波浪补偿液压系统功率特性试验研究 被引量：5

11

作者 胡中望 宋豫 《液压与气动》 北大核心 2020年第5期80-85,共6页

针对船舶起重机重载半主动波浪补偿液压系统的位移补偿控制精度、满载补偿幅值/周期与补偿能耗/被动补偿节能效果的相关性进行了试验研究。结果表明,在正弦信号条件下,随着负载、运动幅值的增加及运动周期的降低,位移补偿控制精度逐渐提... 针对船舶起重机重载半主动波浪补偿液压系统的位移补偿控制精度、满载补偿幅值/周期与补偿能耗/被动补偿节能效果的相关性进行了试验研究。结果表明,在正弦信号条件下,随着负载、运动幅值的增加及运动周期的降低,位移补偿控制精度逐渐提升;在运动周期不变、运动幅值增加条件下,系统功率明显上升;在运动幅值不变、运动周期增加条件下,系统功率明显下降;系统负载功率由主动补偿系统功率和被动补偿系统功率组成,主动补偿系统的功率约占总功率的25%,为系统实际产生的能耗。分析结果可作为重载半主动波浪补偿液压系统参数匹配的重要依据。 展开更多

关键词 船舶起重机 波浪补偿 复合液压缸 半主动补偿

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基于Modelica的主动波浪补偿起重机建模与仿真 被引量：1

12

作者 刘伟 刘潺 +2 位作者 陈立平 李熙 王强 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期67-72,共6页

为研究主动波浪补偿起重机的动态特性和起吊重物质量等关键参数对主动波浪补偿起重机性能的影响,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建二次马达、恒压变量泵、蓄能器、溢流阀和钢丝绳等模型,以构造出完整的主动波浪... 为研究主动波浪补偿起重机的动态特性和起吊重物质量等关键参数对主动波浪补偿起重机性能的影响,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建二次马达、恒压变量泵、蓄能器、溢流阀和钢丝绳等模型,以构造出完整的主动波浪补偿起重机模型。对该模型进行仿真分析,结果表明:当起吊重物的质量为20 t~160 t时,主动波浪补偿起重机的控制效果较好;当起吊重物的质量达到200t时,重物的补偿位移控制效果相对较差;通过调整PID控制参数可提高起重机起吊重物的质量。 展开更多

关键词 主动波浪补偿起重机 MODELICA语言 MWorks仿真

原文传递

半主动式恒钻压波浪补偿系统的研究

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作者 王海飞 党罡 +2 位作者 姚树新 徐飞宁 褚博锋 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第4期82-87,共6页

为了提升海上钻井平台在恶劣环境变化下工作的适应性,设计了负载敏感技术与压力补偿技术相结合的半主动式恒钻压波浪补偿系统,使输出压力与流量自动适应于负载需求。在该系统中,采用气液蓄能器与双作用主动缸相互作用来抵消波浪升沉位... 为了提升海上钻井平台在恶劣环境变化下工作的适应性,设计了负载敏感技术与压力补偿技术相结合的半主动式恒钻压波浪补偿系统,使输出压力与流量自动适应于负载需求。在该系统中,采用气液蓄能器与双作用主动缸相互作用来抵消波浪升沉位移的变化。建立了半主动式波浪补偿系统数学模型,利用MATLAB/Simulink软件进行了仿真分析。仿真结果表明:与主动式及被动式补偿系统相比较,本系统动态响应快,控制精度高,振动幅度大大降低,节能效果明显增强,有利于海上钻井升沉补偿的推广和改进。 展开更多

关键词 半主动波浪补偿 负载敏感变量泵 活塞式蓄能器 双作用主动缸 补偿缸

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