低速磁浮列车磁悬浮系统仿真平台设计与控制

低速磁浮列车采用电磁型(EMS)悬浮控制系统。由于系统的本质非线性和开环不稳定,使控制系统的设计成为磁浮交通的关键技术。文中首先建立了磁悬浮系统非线性动力学模型,并搭建了磁悬浮系统仿真平台,该平台可用于控制策略的设计与验证。然后利用线性化模型,设计了带有加速度反馈的PD控制律。通过仿真平台中非线性模型的仿真结果,优化了控制器结构和参数。最后通过整车试验验证了所设计的控制系统的有效性。     

带多层卷绕软管的长距离液压管道压力损失计算与试验分析

卷绕式长距离液压管道以其结构紧凑、应用范围广等特点越来越多地被应用到地下连续墙施工、深海打捞、石油开采等领域。以卷绕在卷盘上的液压软管为研究对象,针对多层卷绕管道内压力损失情况不明的问题,分析了多层卷绕管道几何特性,阐明了液压软管在不同卷绕圈数下直线段与卷绕段的关系,并建立了多层卷绕管道数学模型。然后,分析了多层卷绕管道直线段液压介质与管壁间的热交换特性与卷绕段局部压力损失特性,分别建立了多层卷绕管道直线段沿程压力损失模型和卷绕段局部压力损失模型,获得了整个多层卷绕管道中压力损失计算方法。最后,搭建多层卷绕压力损失测定系统,实现在不同流量、卷绕圈数下,多层卷绕管道内压力损失的试验值测定。从理论和试验两方面,探究了多层卷绕管道内压力损失产生机理,可为深入研究多层卷绕管道内液压介质流动问题提供理论基础和方法。     

深海张力腿平台非线性涡激振动响应特性分析

针对深海平台张力腿的非线性动力学问题,充分考虑张力腿的非线性特性,提出了一种改进的动力学模型,并利用伽辽金法和有限差分法对模型进行计算,研究波浪、海流、预张力、平台运动等复杂荷载联合作用下张力腿的涡激振动响应特性。计算结果阐明了复杂海洋环境下张力腿平台的动力学机理。研究结果可为深海平台的设计和研究提供参考。     

海上浮式集装箱起重机的小车位置跟踪和吊重消摆控制研究

浮式集装箱起重机(OCC)是新型的海上吊运系统,能够对锚泊在深海的大型集装箱运输船进行装卸作业,来解决港口拥堵和大型船舶因港口水浅无法靠岸过驳等问题;但是由于受海上风浪干扰影响,所吊运的载荷会产生复杂的非线性动力学响应,严重影响作业效率,甚至引发安全事故。针对此问题,推导船体横摇和升沉运动下OCC系统负载吊运过程的摆振动力学模型,并设计吊运轨迹跟踪的非线性控制器,同时实现海浪干扰和起重小车运动耦合下OCC系统的位置跟踪和负载的消摆控制;采用Lyapunov方法严格证明了控制器的稳定性;最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过此方法能抑制海浪激励对集装箱吊运轨迹的影响,确保OCC系统安全高效运行。     

基于虚拟样机技术的浮吊补给作业动态特性仿真研究

浮吊在海上作业受波浪载荷作用,产生复杂的非线性动态特性,易引发安全事故。将吊索作为柔性体,考虑吊重运动和船体运动的耦合,基于多体动力学建立了刚柔耦合浮吊作业的虚拟样机模型,仿真计算得出浮吊在海上补给作业的相关动力学特性。结果表明:被补给船位置,波浪激励频率、吊索初始长度和下降速度等对浮吊的安全作业有重要影响。