深海集矿机行走速度预测控制研究

《深海集矿机行走速度预测控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要深海集矿机是一种在水深5000～6000米的海底采集多金属结核的履带车辆，其行走控制是整个深海采矿系统的关键技术。集矿机工作在剪切强度较弱且随机变化的深海“稀软底"，与同类陆地履带车辆相比，更易产生打滑，严重时将深陷入沉积物中，丧失作业行走能力。因此，辨识沉积物土工特性，匹配行驶速度与沉积物提供的剪切力，保障集矿机行驶的安全性成为一个亟待解决的问题。本文首先从我国矿区沉积物土力学性质分析了其特殊性，接下来从塑性平衡理论、海底沉积物剪切阻力、履带径向受力、地面参数测量理论几个方面分析了影响深海履带式集矿机行驶通过性的主要因素——沉积物的剪切特性。然后，基于沉积物

2、的剪切特性分析，用灰色预测控制与模糊控制相结合的方法，为左／右履带分别建立预测给定速度模型，预测沉积物所能承受的最大速度，保证集矿机在极限海底沉积物上安全行走作业；并将预测给定速度模型与左／右履带速度跟踪系统相连接，构成完整的集矿机速度给定与跟踪系统。同时，为同步调节左／右履带的给定速度，保证集矿机行走时不偏离预定轨迹，设计出防滑因子。最后，以MATLAB为平台，对整个深海集矿机速度给定与跟踪系统开展仿真研究，结果表明：GM(1，1)模型预测精度较高；速度预测给定模块设计合理；加了防滑因子后，轨迹跟踪效果良好。关键词深海集矿机，剪切强度，模糊控制，灰色预测，速度预

3、测ABSTRACTThedeep—seaminingcollectorisatracked。vehiclethatcanpickupthepoly．metalnodulesonthe5000m-一6000m’Sdeep-seasediment，anditsrunningcontroltechnologyisthekeypointofthewholedeep-seamimingsystem．Theminingcollectorisoperatingonthedeep-seasediment，whichhasweakshearintensity,varingrando

4、mly．Comparedwiththesametypeoftracked—vehicleonland，itiseasytoskidseriously,eventosinkintothesedimentandloseitsabilitytorun．Therefore，itishightimetoknowthesoilcharacterofthesedimentwell，matchtherunningvelocitywiththeshearpowersuppliedbythesediment，andensuretherunningsafetyoftheminingco

5、llector．Firstly,theparticularityofthesedimentonourdiggingsisanalyzed，accordingtothemechanicscharacterofthesediment．Bythewayofconductingresearchonthetheoryofplasticequilibrium，theforcethetracessufferedlengthways，theshearresistanceoftheseabedsedimentandthetheoryofgroundparametermeasurem

6、ent，theshearcharacterofthesedimentisanalyzed．Itisthemainfactoraffectingthetrafficabilityoftheminingcollector．Then，basedontheshearcharacterofthesediment，GraypredictioncontrolandFuzzycontrolareusedtoconstructpredictgivenvelocitymodelsfortheleft／righttrackseparately．111emodelscanpredictt

7、hemaxvelocitythesedimentcouldsuffer'andsecurethesafetyoftheminingcollectorrunningonthedeep-seasediment．Andthepredictinggivenvelocitymodelsareconnectedwiththeleft／righttrackingsystem，constitutinganintegratevelocitygivingandtrackingsystemoftheminingcollector．Atthesametime，ananti—skidfac

8、toriS