海洋工作平臺波浪補償控制模型的建立

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。……