深海采礦裝置升沉補償系統(tǒng)模糊自整定PID控制研究.pdf

1、隨著陸地礦產資源的日趨枯竭，我國礦產資源所面臨的嚴峻形勢要求我們大力發(fā)展深海礦產資源開發(fā)技術。作為保證深海采礦作業(yè)安全進行必不可少的裝備之一，深海采礦裝置升沉補償系統(tǒng)是一個承受重載、結構復雜、技術難度大的大型裝備，且要求在環(huán)境多變的深海大洋區(qū)域運行，因此該技術的研究在初級階段難以頻繁的進行海試。而基于虛擬樣機技術的仿真研究可實時模擬深沉補償系統(tǒng)在不同海洋環(huán)境的工作狀態(tài)，為升沉補償裝備的研制和開采提供理論依據和技術參考，使系統(tǒng)在縮短研究周

2、期、降低開發(fā)風險、提高設計質量等方面起到十分重要的作用。升沉補償控制方法的探討則可為升沉補償系統(tǒng)工作時選擇控制策略提供理論參考和依據。 本文根據1000m海試采礦升沉補償系統(tǒng)設計方案和海試環(huán)境要求，系統(tǒng)地分析了升沉補償系統(tǒng)的工作原理和技術參數，并合理的簡化了在大洋環(huán)境下采礦船體與升沉平臺的運動規(guī)律和進行了受力分析，建立了升沉補償系統(tǒng)簡單力學模型和數學模型。 本文應用了虛擬樣機技術和控制系統(tǒng)仿真技術聯合對深海采礦升沉補償系

3、統(tǒng)進行了設計研究，在機械系統(tǒng)動力學分析軟件ADAMS中建立了基于液壓動力源的升沉補償系統(tǒng)采礦船多剛體機械動力學模型，并針對該模型在控制系統(tǒng)仿真分析軟件MATLAB/SIMULINK 中設計了模糊自整定PID控制器。并最終聯合ADAMS與MATLAB，通過基于接口的機械、液壓、控制模型間各系統(tǒng)狀態(tài)參數的傳遞建立升沉補償控制系統(tǒng)仿真模型，對系統(tǒng)進行了在不同海況下工作過程的模擬以及控制仿真分析研究。 聯合仿真研究結果表明，聯合仿真技術