最优控制理论在电液力矩伺服系统中的应用研究

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，能否准确的模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键，本文设计了用于驱动船舶减摇水舱试验台架的电液力矩伺服系统，针对这一系统设计了最优控制器，仿真结果表明系统具有很好的跟踪性能，系统符合设计要求。     

基于摆动油缸的电液力矩伺服控制系统设计

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，能否准确的模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键，本文设计了用于驱动船舶减摇水舱试验台架的电液力矩伺服控制系统，在伺服系统中用摆动油缸代替液压马达，建立了摆动油缸的数学模型，仿真结果表明系统符合设计要求。     

减摇水舱试验装置研究

系统地介绍了减摇水舱试验装置的工作原理和结构组成,利用这套试验装置可以实时模拟规则波和不规则波作用下船舶的运动情况,为研究减摇水舱的性能提供了可靠的试验手段.     

基于柔性打捞的波浪补偿系统设计与试验

为提高高海况下救助打捞成功率与起吊过程安全性,介绍一种基于高海况柔性网具救助打捞系统的方法,提出一种以变幅油缸为执行机构的主被动复合波浪补偿方案,采用模糊自适应PID算法控制器,控制变幅油缸伸缩位移,抑制船舶横摇对伸缩吊臂的影响。根据相似准则对打捞系统进行模型设计并建立波浪补偿系统缩比模型试验,通过液压摇摆台模拟船舶横摇角度,测试变幅油缸的响应时间、运动的平稳性及缩比模型的补偿精度,预测原型样机的波浪补偿效果。实验结果表明:模型试验系统运行稳定可靠,补偿效果良好,打捞吊机跟随模拟平台做-15°～+15°的正弦摇摆,吊臂的波浪补偿运动误差维持在±1°内。该方法原理和试验数据可为原型样机的设计提供参考。     

基于PMAC的三轴海浪模拟摇摆台设计

介绍了基于PMAC的三轴海浪模拟摇摆台的设计方法，给出了摇摆台控制系统的硬件结构和软件系统基本结构，充分利用PMAC多轴运动控制卡的多轴联动控制、快速的实时通讯能力及易于开发的软件系统，实现了摇摆台的三轴实时控制、位置伺服控制。摇摆台具有规则波和不规则波下的横摇、纵摇、艏摇三自由度的船舶运动仿真能力，系统运行稳定，操作方便。     

基于并联机构的波浪浮体运动模拟控制系统设计

小尺度波浪浮体广泛应用于海波发电工程领域和海洋浮标结构物中,在波浪作用下通常会产生垂荡、横摇、纵摇等运动特性。为了缩短开发周期,降低海试试验成本,基于6-RSS并联机构设计一种适用于波浪浮体运动模拟的装置。基于MATLAB/Simulink建立机构的位置逆解模型,理论推导获得给定位姿下驱动舵机转角变化曲线。基于流体力学相似准则,建立波浪浮体实验室模型,并采用PROTUES单片机电路仿真工具构建控制系统硬件电路,通过直线插补运算实现平台的轨迹运动。通过搭建机构横摇、纵摇运动实验平台,进行相关误差分析,验证了该并联机构模拟波浪浮体运动的可行性。     

船舶起重机减摇装置液压回路的设计与试验

针对船舶起重机海上作业时存在的吊重摇摆问题,提出了一种新型机械式船舶起重机减摇装置,利用减摇索在减摇环处形成稳定的力三角形,并有效地减小吊重的摆幅,进而达到抑制吊重摇摆的目的。对减摇装置的原理进行叙述,根据起重机及减摇装置的动作要求设计了液压系统,利用AMESim软件对船舶横摇4°下减摇马达的响应进行仿真分析,结果表明:液压马达的响应良好,验证了液压系统的合理性。搭建试验平台进行试验分析,得到减摇马达响应适时,验证了液压系统的可行性。     

一种新的三自由度摇摆台位置逆解及仿真

介绍了摇摆台机构的一般特点,在分析了一种三自由度并联摇摆台的基础上指出其存在的主要问题是不能完全克服附加运动的产生,以及台面姿态角与支撑杆位置换算关系复杂,不利于进行全闭环控制.提出了一种新的三自由度摇摆台结构,并进行了空间姿态位置解算.计算发现,特殊的结构设计克服了摇摆台在横摇、纵摇旋转时的附加运动;回转运动的分离控制在减少了电动缸数量的同时也简化了控制方法.并且,直接安装角位移测试装置能测出摇摆台面的姿态角,便于进行闭环控制,这些都能提高位置精度.最后,进行数值计算并在Matlab中进行了仿真,结果表明,利用上述算法计算的摇摆台轨迹与实际运动情况一致,对摇摆台的运动控制具有直接的应用价值.     

电液伺服稳定平台建模与实验

由于风浪的影响,海上作业的船舶会产生不规律的横摇、纵摇和升沉运动,这严重影响船载设备的安全。因此,在船舶上建立一个稳定平台显得尤为重要[1]。介绍了一种六自由度稳定平台的工作原理和实际用途,通过逆解算法得到每个液压缸的运动规律,最后通过实验平台对稳定平台及其反解算法进行验证。实验表明,稳定平台对船舶的横摇、纵摇和升沉的稳定效果明显,具有广泛的工程应用前景。     

Level Set方法在铸造充型过程数值模拟中的应用

采用一种新的界面追踪方法——Level Set法处理充型过程自由表面,该方法克服了VOF法中需要进行界面重构的弱点,不需要显示地追踪运动界面,可以较容易地处理复杂的界面变化。对基准件试验和水模拟试验进行了模拟,试验和模拟结果表明,Level Set方法可以有效地模拟铸造充型过程中自由表面的运动。     

多功能水模拟试验台的研制

研制了一套多功能水模拟试验台，适用于重力铸造及低压铸造浇注系统和充型过程的水模拟试验。经各种系统模型的试验分析，表明所研制的水模拟试验台具有良好的使用效果。     

基于改进型迭代神经网络的三自由度并联机构位置正解分析

针对模拟船舶在海上运动的摇摆姿态及重载的要求,根据并联机器人机构综合理论,提出运用4SPS-1S结构的并联机构实现模拟船舶在重载情况下的摇摆运动。通过对该机构的运动学分析,推导出三自由度并联机构位置逆解的解析表达式。考虑到位置正解的解析解难以求出,运用一种改进型、高效率的迭代神经网络对其位置正解模型进行求解,最后借助Matlab软件对位置正解模型进行了仿真研究。研究结果表明:该改进型迭代BP神经网络不但性能上优于普通的BP神经网络和误差补偿函数为f(ε)=ε的迭代BP神经网络,且所建立的位置正解模型可以满足实时控制要求。     

基于并联机构的船舶运动模拟控制器设计与仿真

基于Stewart并联机构设计六自由度船舶运动模拟器,推导模拟器在给定运动位姿下驱动支链伸缩量的逆解算法。以垂荡-纵摇耦合运动为例,联合MATLAB/Simulink和SimMechanics构建运动模拟器仿真模型,并建立基于PID控制算法的驱动模型。为有效提高模拟器运动精度,基于模糊PID控制算法,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,设计相应的模糊控制器。结果表明：对波浪运动模拟器实施模糊PID控制后,计算得到的驱动支链伸缩位移误差能较快达到稳定值,稳定后误差明显比经典PID控制算法低。     

波浪运动补偿稳定平台系统的试验研究

为了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,可在其上建立一个具有波浪运动补偿功能的稳定平台。本文对该系统进行了方案设计和模型试验。试验结果表明,采用电液比例控制技术以及运动预报和模糊PID控制策略,使系统达到了较好的补偿效果。试验结果为系统的进一步改良和优化提供了很好的依据。     

舰用三轴摇摆试验台控制策略研究

分析模拟舰船摇摆的三自由度摇摆台的控制要求和控制对象,建立其控制模型.根据控制模型和指标要求设计摇摆台硬件配置方案,并采用一种新型的基于组合表查询方式的模糊控制方式对摇摆台的位置进行控制.加载测试结果表明:该三轴摇摆台的控制精度高,实时性好,跟踪误差小.     

汽车制动器试验台飞轮组及其装卸系统设计

为准确、有效地检测制动器综合性能,采用惯性飞轮对汽车行驶惯量进行模拟,模拟的惯量大小应在一定范围内可调并达到相应的精度要求.文章严格参照国家制动器试验标准和性能要求,对汽车制动器性能试验台的飞轮组及其装卸系统设计进行研究,介绍了一种对飞轮组进行优化重组的方法,并对其装卸系统进行详述.利用该系统能够对飞轮组合进行调整,以模拟各试验所需的不同惯量.经实际应用验证,该系统能够满足试验标准要求,并且装拆与调整便捷.     

三级铸钢锚链的研制

三级铸钢锚链在我国原是空白,我厂在有关单位协助下进行了一系列研究工作。突破了过去对硅锰铸造结构钢的限制,研究成功一种三级铸钢锚链的新材料—ZG30SiMn2。由于船舶在锚泊时受到船体水上部分的风压力、船体水下部分的水压力以及在波浪中摇摆产生的惯性力,经常受动载荷作用,要求制作锚链的材料有一定的蓄能性。对机械性能的要求如表1。     

波浪运动补偿稳定平台系统的设计与建模

为了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,可在其上建立一个具有波浪运动补偿功能的稳定平台.本文对该系统进行了方案设计,并对其液压机构进行了数学建模.仿真结果表明,系统的位移跟随性能良好,但还存在着一小段时间的滞后,还有需要改进的地方.仿真结果为系统的设计和优化提供了重要依据.     

横浇道结构对液体充型状态影响的水模拟试验

通过水模拟试验研究,分析了不同横浇道结构对液体充型状态的影响,研究了横浇道端部阻留段(内浇道中心距横浇道端面的距离)长度对最初充型液体的阻留作用,并对水平式和搭接式横浇道的充型状态进行了对比试验,分析了横浇道结构和端部阻留段长度对液体充型状态的影响.试验结果表明,合理设计内浇道的位置与高度可有效地避免液体在横浇道内形成的卷气和夹杂进入铸型.     

五自由度摇摆台位置正解方法研究及 MATLAB实现

研究一种实用非对称五自由度摇摆台的位置正解算法.把描述五自由度摇摆台的一组非线性方程组的求解问题转化成对函数的优化问题,采用粒子群优化算法和Newton迭代法相结合的方法求解问题,并采用粒子群算法工具箱实现了五自由度摇摆台的位置正解.通过比较试验结果,发现采用PSO算法和Newton迭代法相结合的方法在精度方面比单纯采用PSO算法高,并且兼顾了实时性的要求.