新型深海作业船体波浪补偿预控系统研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringTheResearchofNewTypeofDeepSeaOperationShipWaveCompensationPre-controlSystemMasterCandidate：LiCanMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.XIEJiangangWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hu

2、bei430081,P.R.ChinaMay16,2015摘要在进行深海打捞作业时,由于受到波浪的影响作业船体上的起重钢绳可能会发生断裂现象，从而引起安全事故或导致财产损失。对于这一情况，相关专家学者进行了探讨与研究并提出了相应的波浪补偿方法。但是传统的方法补偿效率较低。本文针对传统方法的不足，提出并设计了一种新型主动波浪补偿预控系统。具体方法是：控制周期包含预测周期和补偿周期，利用波浪预测装置在预测周期里推算出整个控制周期内起重吊点的位移，在随后的补偿周期里利用补偿动作装置对该位移做出全额补偿，随后进入下一个控制周期。周而复始并贯穿于整个工作阶段。本文展开的研究以新

3、型深海作业船体波浪补偿预控系统为研究对象，为后续相关的研究提供了思路和理论参考，主要内容如下：（1）对国外已经商业化且有一定应用效果的波浪补偿系统的原理、结构及特点进行详细地分析。同时对国内波浪补偿系统的研究成果进行了详细的评估。在对国内外波浪补偿方法进行介绍的同时对其优缺点进行分析。（2）笔者创新设计了一套波浪预测装置，该装置可以在预测周期内实时不间断地对波浪造成的船体起伏位移进行采样，对采样数据进行计算可得出波浪的起伏规律和预测整个控制周期完毕时起重吊点的位移量。（3）设计了一套波浪补偿动作装置。装置有能力全额补偿整个控制周期内上一步关于起重吊点的预测位移量。（4

4、）采用键合图语言对补偿动作装置建立模型，确定了装置中各类元器件的参数，并运用20-sim软件对键合图模型进行了动态仿真分析，得出了系统的补偿动作响应时间。绘制出了起重吊点处的位移-时间关系曲线。（5）对新型补偿系统进行了补偿效果比较分析。选定正弦波浪为基础波形，运用MATLAB绘制出补偿后起重吊点的运动曲线，将此曲线与之前的正弦波浪曲线进行对比，证明新型补偿系统具有较好的补偿性能。（6）分析了预测周期和补偿周期的确定方法以及对系统的补偿误差进行了分析，并提出了减小各种补偿误差的途径。关键词：深海作业；波浪补偿；预控；系统IAbstractDuringthedeepse

5、asalvageoperations,craneropeofoperationshipmaytakeplacefracturephenomenonduetotheinfluenceofwave,thereforecauseanaccidentorleadtolossofproperty.Forthiscase,relevantexpertsandscholarshavestudiedandresearchedandputforwardthecorrespondingmethodofwavecompensation.Butthetraditionalcompensati

6、onmethodhaslowcompensationefficiency,anditnotbeabletocompensatebetter.Aimingattheshortcomingsoftraditionalmethods,thispaperproposedanddesignedakindofnewactivewavecompensationpre-controlsystem.Intheforecastcycleitcalculatesthedisplacementoftheheavyliftingpointsofthewholecontrolcyclecombi

7、nedwiththewaveforecastingdevice,andmakesfullcompensationforthedisplacementinthelatercompensationcyclebyusingcompensationactiondevice.Thenmovestothenextcontrolcycle,goesroundandbeginsagainandrunsthroughthewholesalvageworkstage.Theresearchinthispapertakesthenewdeep-seaoperationsh