复合液压缸式半主动升沉补偿系统建模及仿真

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1、2013年1月机床与液压Jan．2013第4l卷第1期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．41No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．01．039复合液压缸式半主动升沉补偿系统建模及仿真全伟才，张艾群，张竺英(1．中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳110016；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：为提高深海有缆水下机器人吊放作业的安全性，提出一种复合液压缸式半主动升沉补偿系统，介绍系统的工作原理，并利用AMESim分别建立了系

2、统在被动升沉补偿模式与半主动升沉补偿模式下的仿真模型。对比分析了不同升沉频率下系统的补偿性能和补偿过程中复合液压缸活塞位移与蓄能器压力的变化规律。分析结果表明，所提出的半主动升沉补偿系统能有效降低周期性母船升沉运动对铠缆张力和中继器位移的影响。、关键词：有缆水下机器人；半主动升沉补偿；复合液压缸中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)1—137—5ModelingandSimulationforSemi-activeHeaveCompensationSystemofComp

3、osite—cylinderTypeQUANWeicai，ZHANGAiqun，ZHANGZhuying(1．StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofScience，ShenyangLiaoning110016，China；2．GraduateSchoolofChineseAcademyofScience，Beijing100049，China)Abstract：Asemi-activeheaveco

4、mpensationsystemofcomposite—cylindertypewaspresentedaccordingtotherequirementofimprovingthesafetyofhandlingofdeep—searemotelyoperatedvehicle(ROV)inharshseastate．Thesemi—activeheavecompensationprineipleswerointroduced，andthesimulationmodelsofthesystemunderpa

5、ssiveheavecompensationmodeandsemi-activeheavecompensationmodeweresetuprespectivelyviatheAMESim．Theperformanceofheavecompensationsystemunderdiferentheavefre-quenciesandthechangelawsofpistondisplacementofcomposite·-typecylinderandaccumulatorpressurewereanalyz

6、edthroughcant·rastiveanalysis．Theresultsdemonstratethatthesemi-activeheavecompensationsystemcanbeusedtoreducethestronginfluenceofperiodicshipheavemotiononumbilicaltensionandtether—management-systemdisplacementefectively．Keywords：ROV；Semi—activeheavecompensa

7、tion；Composite-cylinder出于对丰富海洋资源的重视，世界主要海洋国家时间长，但补偿效率低；主动升沉补偿方式需要利用都先后研发了不同潜深的深海有缆水下机器人(Re-精密的运动传感器来测量母船的运动，进而控制油motelyOperatedVehicle，ROV)。深海ROV系统主要缸或液压马达回收和释放铠缆，优点是补偿精度高、由母船、控制室、收放系统、铠缆、中继器、系缆与抗干扰性能强，缺点是能源消耗大、系统复杂；ROV等组成⋯，其中，母船通过铠缆连接中继器，半主动升沉补偿方式则结合了前两种方式

8、的优点，是中继器通过中性浮力的系缆连接ROV。母船在高海近年来国外研究的热点。作者提出一种基于复合液压况下会产生较大幅度的周期性升沉运动，使铠缆张缸的半主动升沉补偿系统，建立了两种工作模式下的力大幅波动，导致中继器不断振荡，在与ROV对接AMESim仿真模型，分析了不同升沉频率下系统的补时易损坏铠缆及中继器与ROV上的敏感元器件。偿性能，以及复合液压缸活塞位移与蓄能器压力的变为降低母船升沉运动对水下