【摘 要】
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由于传统海洋折臂吊机波浪补偿系统具有补偿船体垂荡运动的能力,仅适用于浅水或海况较低海域作业。在深水或者高海况的海域,海洋工程船舶不仅具有垂荡运动,同时还伴随着幅度
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由于传统海洋折臂吊机波浪补偿系统具有补偿船体垂荡运动的能力,仅适用于浅水或海况较低海域作业。在深水或者高海况的海域,海洋工程船舶不仅具有垂荡运动,同时还伴随着幅度较大的横摇、纵摇和艏摇等摇荡运动,因此开发具有补偿船体六自由度运动的波浪补偿控制系统,不仅可以有效的提高海洋折臂吊机在复杂海况的作业能力,还可以进一步拓展海洋工程船舶的作业范围,增大作业窗口,降低作业成本。海洋折臂吊机的机械结构与三自由度串联机械臂相类似,本文使用机械臂运动学理论,建立了海洋折臂吊机的运动模型;通过分析不同坐标系之间的关系,建立了与船体运动和海洋折臂吊机运动有关坐标系之间的齐次坐标转换矩阵,并将海洋折臂吊机的各关节的运行角速度和船体各自由度运动的速度和角速度同过解耦运算和坐标转换的方式建立了彼此之间的数学关系,设计出具有补偿船体六自由度运动能力的海洋折臂吊机主动式波浪补偿控制器的补偿算法,实现在船体存在较大幅度的横摇、纵摇和艏摇运动的情况下,海洋折臂吊机的臂末能够在固定参考坐标系中保持相对固定的位置。使用AMESim仿真平台软件,搭建了船体在2、4、6级海况下的运动模型、海洋折臂吊机的运动模型以及海洋折臂吊机波浪补偿控制器的模型,通过分析仿真试验后各海况下海洋折臂吊机臂末运动轨迹的结果,验证了补偿船体六自由度运动的主动式波浪补偿控制器算法的可行性;经过波浪补偿,海洋折臂吊机在2、4、6海况下不受船体摇荡运动的影响,仍然可以正常进行作业。
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