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海洋工作平臺波浪補償控制模型的建立

2024-12-08 00:00:00唐樹備張磊
中國新技術新產品 2024年3期
關鍵詞:結構設計

摘 要:傳統的波浪補償設備以補償升沉方向的擾動為主,波浪補償精度較低,為了更好地補償海浪對船舶的非線性擾動,提高波浪補償技術的精確度,本文使用SolidWorks建立了Stewart并聯六自由度平臺的三維模型,對波浪補償控制系統的設計及仿真分析進行了研究。首先,本文介紹了雙層并聯六自由度運動平臺結構設計,對海洋波浪補償試驗裝置進行了分析,列出了上、下Stewart平臺的運動參數。其次,建立了雙層并聯六自由度平臺動力學模型,并建立了六自由度運動平臺的坐標系,描述了各坐標系間的變換關系。最后,利用MATLAB進行動力學仿真,設置了雙層六自由度并聯運動平臺的模型參數。

關鍵詞:Stewart平臺;結構設計;動力學建模;運動學建模;動力學仿真

中圖分類號:TP 27 " " " " 文獻標志碼:A

海洋工作平臺上的起重機作業時會受海上風浪、水動力等因素的干擾,在其過駁過程中,在海上風、浪、流的影響下,艦船運動會呈現橫蕩(Sway)、縱蕩(Surge)、升沉(Heave)與橫搖(Pitch)、縱搖(Roll)和艏搖(Yaw)等六自由度的運動姿態。劇烈的搖蕩易造成貨物補給撞擊速度過大,偏離著落點,增加事故風險。為保證過駁作業順利進行,應對船舶運動進行波浪補償以控制搖蕩運動,保證起重機工作的穩定性,使平臺能夠在海浪影響下保持相對穩定的狀態[1]。

1 雙層并聯六自由度運動平臺結構設計

1.1 雙Stewart平臺系統結構

本文設計的波浪補償裝置采用上、下2個Stewart平臺的結構。下層Stewart平臺用于模擬海上的波浪擾動,上層Stewart平臺用于感知下層平臺的擾動并進行主動補償。……

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