一种新型主动式波浪补偿系统的原理及数学建模(1).pdf

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1、万方数据国防科技大学报第29卷第3期JOURNALOFNATIONALlJNn，ERs玎YOFDEFENSE删0LOGYV01．29No．32007文章编号：1001—2486(2007)03—0118—05一种新型主动式波浪补偿系统的原理及数学建模。徐小军，陈循，尚建忠(国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073)摘要：基于差动行星齿轮传动机构，提出了一种新型主动式波浪补偿系统。介绍了波浪补偿的系统组成，在分析差动行星轮系调速特性的基础上，阐述了波浪补偿系统的工作原理和补偿机制。根据波浪补偿的两个主要目的，按照从补给船吊装载荷到被补给船的

2、整个工作过程，建立了波浪补偿系统的数学模型，为实现系统的计算机控制提供依据。关键词：波浪补偿；差动行星齿轮传动；数学建模中图分类号：Till32．41文献标识码：AThePrincipleandMathematicalModelingofaNewActiveHeaveCompensationSystemXUXiao-jun，CHENXun，SHANGJian-zhong(Con孵dMacham“c8嘲∞耐ngandAutomation，NationalUniv．0fI)efemeTechnology，QI腿咖410073，China)Abstraet：

3、Anewactiveheaveeompensatlonsystem(AHCS)WaSproposed，basedonadifferen6alplanettransmissionmechanism．Thevelocityadj枷I唔featureofdifferentialgeartrainwas孤诅IyzedandtheworkingandcompensationprinciplesoftheAHCSwerepresented．Furthermore，intermsofthetwomainmlrpose8《heavecompensationandina

4、ccordanoewiththewholeprocess《hoistingfromdespotshiptoaimship。amathematicalmodelw够establishedforthecomputercorarolofthesystem．脚words：heavecompensation；different矗dplanettransmission；mathematicalmod幽g波浪补偿系统是伴随着海上作业日益发达和频繁而产生的一种新型吊装作业系统。其主要工作目的是保证过驳时不受波浪起伏的限制，使补给船在恶劣海况下也可以对被补给船予以补给。

5、普通起重机在海上对驳作业时，是通过卷扬机回转和改变起重臂的跨度，实现载荷在岸／舰或舰／舰之间的吊装的。由于作业船舶之间通常会因风浪的影响相对上下运动，从而造成下放中的载荷与上升的船体发生碰撞，或已放落到甲板上的载荷由于船体的下沉出现再次悬空的现象，这都会给海上对驳吊装的效率和安全性带来不利影响。装有波浪补偿系统的起重机，可以补偿由于风浪引起的两船相对运动，从而避免或者大大减轻影响。波浪补偿系统在国外的舰船及海上平台已被广泛使用。目前，各国应用的波浪补偿起重机尽管形式不同，其结构和原理基本接近。归纳起来有两种类型：一是主动式补偿；二是随动式补偿【7】。我

6、国有关研究单位已经开发了油缸加蓄能器的气液混合型补偿系统以及随动小车补偿系统，这两种系统都是随动式补偿，需要体积庞大的辅助装置，并且相对主动补偿，随动补偿所引起的起吊绳索张力变化要大很多。本文提出一种新型主动式波浪补偿系统，利用内嵌于卷扬机的差动行星齿轮传动机构的调速特性来实现补偿，不需要额外的辅助装置，结构简单，其补偿范围不受辅助装置的行程限制。1波浪补偿系统的组成如图l所示，波浪补偿系统由机械执行系统(卷扬机)、液压驱动系统、计算机控制系统和传感器检·收稿日期：2006—11—14基金项目：国家部委资助项目作者简介：徐小军(19r72一)，男。讲师

7、，博士生。万方数据徐小军，等：一种新型主动式波浪补偿系统的原理及数学建模119测系统组成。起重机要实现平稳吊装功能，必须补偿由波浪引起的两船相对速度，该补偿速度的大小等于两船的相对速度。系统实现的基本过程：传感器检测系统检测到两船相对运动的相关参数(舰船位移、上下波动速度、绳索压力和张力)，将数据传递给计算机控制系统，计算机控制系统根据当前误差及误差变化率的大小，经运算后给出控制信号，并将其传递给液压驱动系统(液压马达)，液压系统根据控制信号的大小，决定比例阀的开口大小和方向，从而决定液压马达的转速和转向，液压马达驱动机械执行系统(卷扬机)完成波浪补偿

8、功能；同时，检测系统不断地将检测到的载荷以及船舶的实际位移、绳索的张力等参数反馈给计算机控制系