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1、水池摇板式造波机传递函数研究第15卷第11期2011年l1月Vol_15No.1lNOV.20l1文章编号:1007—7294(2011)11—1234—06水池摇板式造波机传递函数研究郑文涛,姚木林,兰波,张波(中冈船舶科学研究巾心,江苏无锡214082)摘要:文章介绍厂自研的分段摇板式造波系统.=.该造波系统在拖曳水池安装完成后,进行了造波机的传递函数试验,并与势流论结果进行r比较.通过试验得到,陔造波系统具有良好的频响特性.同时,由分析比较¨丁知,存进行造波机初步设计时,采用势流理论计算的造波机最人冲程应至少增加5%.关键词:水池;造波机;控制;传
2、递函数中图分类号:U661-3文献标识码:ATransferfunctionresearchofrocker-flapwavemakerintankZHENGWen—too,YA0Mu—lin,LANBo,ZHANGBo(ChinaShipScientificResearchCenter,Wuxi214082,China)Abstract:Asegmentedrocker-flapwavemakersystemdevelopedbyCSSRC1'Spresented.Thiswavemakel'isinstalledatCSSRCtowingtankin
3、whichthetransferfunctionsofthewavemakeraretested,andtheirre—suitsarecomparedwiththeresultscalculatedbypotentialtheory.Theresultsshowthatthewavemakerhasgoodresponseperformance,andthecomparisonshowsthatthemaximumstrokeofwavemakercalculatedbypotentialtheoryshouldbeincreasedatleast5%
4、inthepreliminarywavemakerdesign.Keywords:tank;wavemaker;control;transferfunction1引言近年来,由于船舶与海洋工程研究的需要,国内越来越多的大学和研究机构建立r波浪水池,对造波机的需求越来越大,技术要求也越来越高.早期,国内造波机多为国外引进,现在已逐步发展为引进,改造和国产化相结合.早期的国产造波机只能制造规则波和长峰不规则波,一般采用液压驱动.近年来,由于技术的进步,国内也逐渐建造分段式多向造波机.中国船舶科学研究中心于2009年9月建造了一套分段摇板式多向造波系统_1],
5、采用电机驱动电动缸的形式,取得了较好的效果.2009年末至2010年初,中国船舶科学研究中心又对其拖曳水池造波机进行r改造,建造了新的摇板式造波机,也采用J,类似的结构形式l.为了更详细地了解此类造波机的性能,项目组财拖曳水池中的电动缸摇板式造波机的传递函数进行了测试,并与势流理论计算结果进行_『对比,为以后造波机设计建造打下基础.2造波机简介拖曳水池造波系统由机械系统,电控系统和软件系统组成,图l所示为造波机摇板以及电动缸照收稿日期:201l一08—17作者简介:郑史涛(1982一),男,中国船舶科学研究中心I程师;姚木林(1950一),男,高级T程师
6、,SCa●n学M力.自h舟S船a盯OTJ第7期郑文涛等:水池摇板式造波机传递函数研究1235片.其中,机械系统主要用于提供安装支撑以及推动池水运动以产生波浪,它包括18块摇板以及相应的支撑结构,造波板设计板宽为041m,板高为2.11TI,板的浸深为1.6ITI.电控系统包括控制计算机,多轴运动控制器,电机驱动器,交流伺服电机,电动缸,电控柜以及相关的辅助线路等,其作用是按照给定的运动条件驱动电动缸运动,从而驱动摇板运动.电控系统中控制器采用高性能奔腾CPU硬件平台,VxWork实时操作系统管理运动,并采用成熟的运动控制同步总线SERCOS—II用于同步
7、控制,可在4mS之内完全刷新99个伺服控制器的运动信息.软件系统由造波计算程序,操作服务程序和伺服控制程序三部分组成.其中造波计算程序主要完成各种类型波浪的离散化数据生成;伺服控制程序负责完成离散化数据的运动曲线的拟合,并驱动摇板以往复运动的形式描述出来;操作服务程序提供造波操作界面,负责调用造波计算程序,实现人机交互,完成上位计算机与控制器的通讯.图1造波机摇板及电动缸Fig.1Segmentsandelectriccylindersofwavemaker3传递函数理论计算方法为了与试验得到的传递函数进行对比,本文首先对造波机传递函数的势流理论计算方法
8、进行介绍.设水池为半无限长(或端部具有完全消波功能装置的有限长度),如图2所示,
