一、重型扬矿管主动升沉补偿系统的设计与仿真研究（论文文献综述）
肖林京,范芳超,陆继铭[1]（2020）在《深海采矿扬矿管纵向振动及其升沉补偿研究》文中提出建立了扬矿子系统的动力学平衡方程,推导了升沉补偿系统的运动微分方程。利用Wilson-θ法分析了管系的时域响应,基于MATLAB/Simulink以及ABAQUS/Aqua模块对扬矿管的动力学特性进行了研究。结果表明,扬矿管纵向振动振幅上小下大,最大振幅发生在缓冲矿仓处;管系的振动响应会有延迟,并且自上而下延迟时间越来越长。扬矿管的最大轴向力发生在其顶端,且在振动初期,轴向力会发生震荡。升沉补偿系统能有效地改善震荡现象且减小扬矿管顶端的激励位移,在四、六级海况下,扬矿管顶端的激励位移分别下降了51.49%与31.39%,缓冲矿仓处的振幅分别下降了51.55%与31.54%。
左帅[2]（2020）在《深海采矿扬矿管的纵向振动分析》文中指出近年来,随着陆地矿产资源逐渐减少,各个国家将目光投放到了海洋矿产资源上。目前主要利用集矿机加管道式提升系统开采海洋矿产资源。扬矿管在复杂的海洋环境中承受着各种力的作用,产生很复杂的变形。另外,船的升沉会使扬矿管产生轴向振动。影响扬矿管的使用寿命,更严重的会引起重大事故。为解决上述问题,本研究分别针对等直径管和阶梯管两种不同的扬矿管进行静力学和振动分析,并采用附加吸振器的方法抑制管道的振动,其工作内容如下:首先根据实际对扬矿子系统进行简化,建立扬矿管的物理模型。对扬矿管进行受力分析,采用力学的相关知识推导了扬矿管的重力、浮力、以及泵和中间矿仓在的重力与浮力;然后选用线性Airy波理论分析海浪,采用莫里森方程推导了海浪和海流对扬矿管产生的液动力。然后采用有限元法对扬矿管进行静力学分析,采用ABAQUS软件计算出在波流联合的作用下,当采矿船分别在静止和以不同的速度匀速拖航时等直径管和阶梯管的横向偏移与弯矩。随后采用有限元理论分析扬矿管的净伸长量、轴向力以及轴向应力。并采用MATLAB进行计算,绘制出两种管道的净伸长量、轴向力以及轴向应力随海水深度的变化关系。在前面分析的基础上,确定采矿船的升沉运动幅值,之后采用有限元法建立了扬矿管的纵向振动方程,并采用中心差分法分析扬矿管的振动幅值。并在管道上取4个样点,分别绘制出两种扬矿管的幅值和轴向应力随时间的变化曲线。在计算出振幅与轴向应力随时间的变化关系后,鉴于幅值过大会影响管道的稳定性与使用寿命,因此采用附加动力吸振器的方法进行对管道减振研究工作。本研究假设在和中间矿仓上附加动力吸振器,计算扬矿管的振幅随时间的变化关系。
楼梦瑶[3]（2020）在《基于运动预测的ROV主动升沉补偿控制系统研究》文中进行了进一步梳理随着海洋资源探索进程日益加快,对水下机器人技术的需求也日渐增长,其中ROV被广泛应用于各种复杂的水下任务中。对于带有中继器作业模式的ROV在作业过程中,海上作业船舶受海浪的影响而产生升沉运动,将对ROV与中继器的对接环节产生影响。因此建立有效的ROV升沉补偿（绞车）系统能够大大提高ROV作业效率与安全性。本文根据ROV主动升沉补偿性能需求,通过理论分析和仿真计算对ROV主动式升沉补偿控制系统展开研究,设计一种基于预测原理的位移补偿控制算法,具体内容如下:首先,介绍了本文的研究背景与意义,对升沉补偿技术进行简要的叙述,综述了国内外升沉补偿技术研究成果,明确本文主要研究内容;其次,对船舶在波浪中的升沉运动响应展开研究,建立船舶升沉运动预测模型,获取各海况下母船升沉运动仿真序列;然后,分析ROV布放系统,确定ROV主动升沉补偿装置,推导升沉补偿系统的动力学方程,建立ROV主动升沉补偿系统仿真模型;最后,针对ROV主动升沉补偿系统负载特性和补偿性能需求,构建自抗扰位移补偿控制算法,并在此基础上融合母船升沉运动预测模型,提出一种适用于位移补偿系统的自抗扰预测控制算法（ADRPC）。仿真结果验证了ADRPC控制算法在不同海况下都具有良好的升沉补偿效果,满足ROV主动升沉补偿系统要求。
陈智昊[4]（2020）在《深海矿产资源开发系统总体水动力学性能研究》文中提出大洋海底丰富的金属矿产资源将成为未来全球矿产资源需求的主要供应来源,深海矿产资源开发利用的关键技术和装备将成为海洋工程前沿研究领域的热点。深海矿产资源开发技术的研究发展至今,管道提升式深海采矿系统已被公认为是最具有开发前景的开采方案。管道提升式深海采矿系统主要包括水面支持船、长距离垂直输运扬矿管道、水下中继站、输送软管以及海底集矿机器人。目前关于深海采矿系统总体水动力性能的相关研究较少,也尚未开展完整系统的水池模型试验研究。论文紧密结合国家重点研发计划项目“深海多金属结核开采试验工程”,综合三维势流理论,计算流体力学方法以及柔性管道集中质量法,建立了自海面至海底完整的深海采矿系统数值计算模型,开展了深海采矿系统在位状态以及布放回收状态的水动力性能分析,并针对深海采矿系统作业中存在的其它不同作业状态进行了计算;与此同时,在上海交通大学海洋工程深水池完成了水池模型试验研究,试验完整模拟了1200m水深的深海采矿系统。数值计算与试验结合,分析了在复杂海洋环境条件下深海采矿系统各关键位置的载荷与运动。论文研究得出了以下结论:本文研究的深海采矿系统在水面船浪向角在180°到135°范围内可以在五级海况下进行在位作业,在四级海况下进行布放回收;当浪向角为135°到90°范围内时,扬矿管顶端位置屈服应力会增加,安全系数较低,可能发生屈服破坏,同时在该浪向角下扬矿管和月池可能会发生碰撞;布放回收工况中,扬矿管底部位置等效应力在布放初期较大;采矿车由于受到的限制较少会出现较大的位移,在采矿车运动过程中,软管和提吊钢缆可能发生缠绕;被动式升沉补偿装置能减小顶部位置的载荷和垂向位移,但主要在迎浪时生效,横浪时升沉补偿装置效果不明显;万向节结构能显着减小结构在横浪时的剪力;采矿车运动对软管的载荷和构型有一定影响,需要综合考虑规划行进路线;水面船迎浪时,垂荡运动对扬矿管的轴向载荷影响最大;根据浪向角的不同,横摇和纵摇会对轴向张力产生一定影响。
段玉响,周利,任政儒,安松[5]（2019）在《基于Simscape的海上钻井平台升沉补偿系统仿真研究》文中进行了进一步梳理海上钻采石油时,钻井平台会随波浪运动而产生周期性的升沉运动,平台上的大钩会带动钻柱一起运动,导致井底钻压不稳定。为了减少平台升沉运动对井底钻压的影响,提高钻井的效率,需要安装升沉补偿系统。本文通过对系统补偿位移的研究,介绍了升沉补偿系统的工作原理,并用Simscape建立起主动、被动、半主动升沉补偿仿真模型。结果表明:主动补偿的精度最高但是能耗大,适用于小功率场合;被动补偿工作时基本不消耗能量,一般用于重载且精度要求不高的场合;半主动补偿方式将被动补偿能耗低和主动补偿精度高的特点结合,可以用于负载比较重、功率消耗大的场合。
徐吉磊[6]（2019）在《深海采矿扬矿管输送系统内流影响下的特性研究》文中研究指明深海采矿作为一种重要的海洋产业,对于国家能源开发具有重要的战略意义。扬矿管提升输送的系统方案采矿效率高,可以适用于大规模的开采项目,符合我国现阶段开采要求,是我国目前研究最为深入的一种系统方案。实际工作环境中扬矿管受到内流以及波流联合液动力载荷作用相当复杂,属于采矿系统中最关键的一部分,因此对扬矿管工作特性的研究具有重要意义。对扬矿管进行受力物理模型、环境载荷分析,运用线性波理论归纳了不同海况下水质点的运动函数;通过分析采矿船与波浪水质点的振幅损耗运动关系得到采矿船升沉规律;并运用Morison理论得出不同海况下波流联合液动力载荷作用沿水深的变化规律。依据Hamilton能量原理,分别对扬矿管输送系统的动能、势能及非保守力做功进行分析;运用有限元平面梁单元思想,对扬矿管动力学微分方程进行有限元离散化处理,对节点载荷矩阵以及管梁单元的质量、阻尼、刚度矩阵进行逐一分析,探索各矩阵由单元到整体的组合规则,建立了扬矿管输送系统在波流联合作用情况下,考虑内流影响的整体振动平衡方程。对扬矿管静力学分析得到其净伸长随水深变化规律,对Newmark法的介绍,给出了扬矿管动力学平衡方程的求解方法,并运用计算机仿真软件ADINA建立扬矿管与内流的有限元模型。通过对仿真计算结果进行归纳分析,发现随水深逐渐增加扬矿管净伸长量呈逐渐减小趋势;扬矿管在不同工况下,最大应力都作用在扬矿管顶端;最大偏移位置都发生在扬矿管底端;采矿作业工况下扬矿管系统的最大应力比布放回收阶段大0.4%,最大横向偏移大2%;系统进行采矿作业即扬矿管考虑内流时,内流速度从1m/s增至3m/s管道顶端的最大应力约增大80%,管道底端的最大横向位移约增大87.5%;内流速度从3m/s增至5m/s管道顶端的最大应力约增大87%,管道底端的最大横向位移约增大90%。综上所述,考虑内流影响下的深海采矿扬矿管系统特性研究,对于扬矿管的减振研究、提升泵的设计优化以及提升速度的选取具有一定的指导价值与参考意义。
梁彬[7]（2019）在《深海采矿扬矿管纵向振动及减振研究》文中认为扬矿管作为连接采矿船的重要部分,承受着巨大的环境载荷。扬矿管顶端与采矿船铰接,随采矿船做升沉运动,同时受到海流、海浪的载荷影响,产生纵向振动。扬矿管纵向振动对于深海采矿系统的安全性和可靠性产生重要影响。为了保证深海采矿系统的安全运行,需要对扬矿管的纵向振动进行研究,并确定一种结构简单、又容易实现的减振方案。首先采用了斯托克斯波描述波浪,采用莫里森公式对波浪载荷载荷进行计算,确定了海流的表达式及其对扬矿管产生载荷的计算公式,推导出管道的重力、浮力公式,确定了深海采矿系统的各部分的材料和参数。采用了有限元方法对扬矿管进行静力学和动力学分析。根据扬矿管的受力情况,采用了梁模型作为扬矿管的有限元模型,建立了整体刚度矩阵;利用虚功原理推导出扬矿管的轴向等效载荷和径向等效载荷,建立了扬矿管的整体载荷矩阵,确定了扬矿管的静力学分析中的边界条件,并利用MATLAB对扬矿管进行了静力学编程计算,得出扬矿管的轴向力、轴向位移、轴向应力、弯矩、弯曲应力随位置的变化曲线,结果表明:等直径扬矿管轴向位移分布规律为从上到下逐渐增大。其轴向力分布规律为顶部最大,最底部最小,中间部分相等。轴向应力分布规律跟轴向力分布规律相同。横向偏移分布规律为从顶端到底端逐渐增大。弯矩分布规律为:顶端最大,其他位置弯矩远小于顶端弯矩;阶梯型扬矿管轴向位移分布规律为从上到下逐渐增大。轴向力分布规律为顶部的轴向力最大,底部的轴向力最小,轴向力随位置变化呈现阶梯状。轴向应力的分布规律为:最大应力位于最顶端,最小应力位于最低端,轴向应力随位置的变化呈现阶梯状。横向偏移分布规律为从顶端到底端逐渐增大。阶梯状扬矿管的弯矩整体分布趋势跟等直径扬矿管相似。通过对比得出:在同等质量且保证同等输送能力（即内径相同）的情况下,阶梯型扬矿管的最大轴向应力和最大弯曲正应力都小于等直径扬矿管,阶梯管的应力情况优于等直径扬矿管。建立整体阻尼矩阵和整体质量矩阵,应用子空间迭代法对扬矿管进行了模态分析,得出扬矿管的固有频率和固有阵型;建立起扬矿管的动力学方程,采用Newmark法结合ABAQUS软件仿真对扬矿管的纵向振动随时间的变化趋势进行了研究,结果表明:扬矿管的振动随时间的变化可以看做是简谐运动。扬矿管各位置纵向振动并不同步,从扬矿管顶部到底部达到振动幅值的时刻逐渐延迟,最下端最晚达到振动幅值。扬矿管的振动幅值变化从上到下逐渐减小,最大幅值出现在扬矿管的顶端,最小幅值出现在扬矿管底端。针对扬矿管纵向振动减振问题,采用动力吸振器（以下用DVA表示）来降低扬矿管的纵向振动,建立DVA的力学模型,将DVA设置在扬矿管的泵上并使用软件进行仿真,得到扬矿管附加DVA后的振动曲线,结果表明:附加DVA后扬矿管的纵向振动具有以下特性:附加DVA后扬矿管的振动随时间的变化曲线呈现简谐曲线形状。附加DVA的扬矿管的振动从上到下逐渐减小,最大振动位置出现在顶端,最小振动位置出现在扬矿管底端。附加DVA的扬矿管各位置的振动不同步,从顶端到底端,扬矿管开始响应振动的时间出现延迟,最低端相比其他位置最晚开始振动;通过与未附加DVA时扬矿管的纵向振动情况对比,结果表明:附加DVA的方式可以有效降低扬矿管纵向振动。
武浩[8]（2019）在《主动升沉补偿系统有界控制研究》文中指出海洋具有丰富的能源与资源,随着人口数量的日益增加,陆地上可使用的能源、资源等日益减少甚至竭尽,人们对海洋的探索与开发形式越来越多样化。在这个基础上具备相对完善的海上开采设备就显得尤为重要。在众多海洋开采施工中,水下作业时很重要的一个组成部分,但是由于受波浪、洋流、海风等干扰,海工装备会产生6个方向的自由运动,使得水下工作设备位置受到影响、难以精确控制;加装液压缸式升沉补偿装置后,又由于液压缸行程有界,容易产生碰,这些都给海洋作业带来了极大困难。本文将主要针对升沉方向的运动补偿进行研究,主要研究内容如下:第一章,本文在调研了国内外现有升沉补偿系统的发展现状的基础上,分析了现有各深沉补偿系统的优势与不足,发现了液压缸式升沉补偿系统共有的不足:恶劣海况下当船体的升沉超出液压缸最大补偿范围时,若继续按照现有的升沉补偿算法进行补偿,系统将发生严重冲击,本章在分析了这个问题后提出了初步的解决方案。第二章,设计了升沉补偿电液控制系统,对水下拖体的受力情况进行了分析,将电液控制系统简化并进行了数学建模,接着对补偿液压缸的碰撞问题也进行了数学分析。最后进行了升沉补偿系统关键元件的选型,并在Amesim中搭建了系统模型。第三章,在系统数学模型的基础上,提出了基于滑模控制的升沉位置补偿控制算法,并通过Amesim与matlab联合仿真验证了算法的有效性;随后为了说明海工装备升沉超过液压缸行程时造成碰撞的严重性,通过在原有系统上加装开关阀的手段模拟了碰撞工况,并指出基于简单开关阀切换的保护系统在冲击情况下对系统保护作用有限。第四章,旨在通过改进控制算法来解决海况较差时补偿液压缸发生碰撞的问题。从相轨迹入手分析了碰撞的现象,并结合滑模面与有界相平面的关系提出了此有界控制问题的解决办法;讨论了几种解决方案的优缺点后选择基于速度限定的有界控制,最终在之前设计的位移控制器基础上增加了有界控制器,实现大幅值时不产生碰撞、小幅值可正常升沉补偿的目标,这样同时也实现了对补偿液压缸行程的最大利用。最后,用真实海浪数据进行了仿真。第五章,介绍了实验台的基本结构、关键元部件型号及实验台操作方法等。实验开始时首先用多组不同频率不同幅值的正弦信号进行了控制器的相关实验,在此基础上,对真实海浪信号进行了实验并去得了良好的控制效果,证明了本文有界控制器的可行性。第六章,总结工作进展,并指出进一步研究方向。
王康[9]（2018）在《天车升沉补偿实验系统开发及实验研究》文中提出浮式钻井装置受海浪影响产生升沉运动,带动钻柱运动,引起钻压变化、降低钻井效率、甚至引发钻井事故,需要安装升沉补偿装置进行钻柱运动补偿。进行天车升沉补偿实验装置开发研究,为设计制造工程样机提供技术支持。论文首先对天车升沉补偿实验装置进行介绍,利用相似理论确定了实验装置的设计参数,介绍了实验装置的机械结构、液压系统和工作原理。论文采用ADAMS建立系统的动力学仿真模型,采用AMESim软件建立系统的液压系统仿真模型,利用两个软件进行联合仿真分析,验证了实验装置的可行性;仿真结果表明,被动补偿率在57%左右,半主动补偿率为95%以上。系统参数特性仿真研究表明,以速度为控制信号时,系统补偿效果较好,系统能耗随着蓄能器体积的增大而减小,随着主动腔面积的减小而减小,当补偿效果一致时,补偿缸倾斜安装时,系统所需压力、流量和能耗均较小,但受力性能较差。论文进行了实验装置控制系统设计,控制系统以西门子PLC为下位机,上位机利用WinCC组态人机交互界面,PLC与WinCC之间、泵站PLC与阀台PLC之间均采用TCP/IP协议进行通信。完成控制系统硬件设计,进行了PLC的CPU、电源模块、输入输出模块等模块的选型,完成了软件系统设计,编写了泵站PLC和阀台PLC的控制程序并进行了仿真调试,组态了监控系统的控制界面、动态曲线界面、报警界面和登录界面等。完成了升沉运动模拟、负载模拟和升沉补偿运动调试,开展了半主动式升沉补偿实验研究,结果表明,系统补偿率在93%以上,大钩位移随着升沉位移的增大而增大。进行了PID控制方式研究,当采用P+PI控制时,大钩位移最小,系统补偿效果最好。研究了在不同工况下系统的补偿性能,结果表明系统补偿能力受升沉周期、比例阀死区的影响较大,且系统滞后时间越长系统补偿性能越差。
孙选建[10]（2018）在《海洋钻井补偿绞车关键参数设计及动力学特性研究》文中研究说明浮式钻井平台在深海石油开发作业时,平台在海浪的作用下会产生升沉运动,为保证能正常钻进,所以要配备钻柱升沉补偿装置。钻柱升沉补偿装置分为很多种类,其中绞车升沉补偿装置凭借其传动简单、设备重心低、系统紧凑、补偿行程不受限制、占用空间小等优点,应用前景很好,成为了国际升沉补偿装置研究的前沿与热点。在对国内外相关资料调研的基础上,结合各种绞车补偿方式的优缺点,本文设计了一套电动双绞车升沉补偿方案。升沉补偿系统采用可变绳系游动系统,配合双绞车补偿方案,可根据不同的补偿海况、工况选择不同的工作绳系。本文采用理论研究、物理建模与仿真相结合的研究方法对双绞车补偿系统进行研究。主要完成了绞车关键参数的设计计算,包括主滚筒、减速器等结构;分析了不同工况下补偿绞车的理论补偿能力,为补偿系统的变换绳系规则提供了理论依据;建立了基于SimulationX软件的双绞车补偿系统模型,包括平台升沉模拟系统、绞车驱动系统、绞车传动系统、钻机游动系统及钻具系统五个子系统。又提出了四种补偿系统的软启动与停止方案,并且讨论了各自的优缺点。最后针对不同海况、工况进行了仿真研究和分析,为实际绞车升沉补偿系统的设计奠定了理论基础。
二、重型扬矿管主动升沉补偿系统的设计与仿真研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、重型扬矿管主动升沉补偿系统的设计与仿真研究（论文提纲范文）
（1）深海采矿扬矿管纵向振动及其升沉补偿研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 模型的建立 |
| 1.1 扬矿管动力学平衡方程 |
| 1.2 升沉补偿系统模型的建立 |
| 2 时域动力响应分析 |
| 3 仿真分析 |
| 3.1 扬矿管动力学响应 |
| 3.2 升沉补偿后扬矿管动力学响应 |
| 4 结论 |
（2）深海采矿扬矿管的纵向振动分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 扬矿管模型的建立与外部环境载荷分析 |
| 2.1 模型建立 |
| 2.2 扬矿子系统的重力和浮力 |
| 2.3 海浪载荷的计算 |
| 2.4 海流载荷的计算 |
| 2.5 波流联合作用下液动力的推导 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 扬矿管的静态特性分析 |
| 3.1 扬矿子系统的设计参数 |
| 3.2 扬矿管的横向静力学特性分析 |
| 3.3 扬矿管的纵向静力学特性分析 |
| 3.4 章末小结 |
| 4 扬矿管的纵向振动分析 |
| 4.1 采矿船升沉幅值的确定 |
| 4.2 扬矿管的振动响应分析 |
| 4.3 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 减振研究 |
| 5.1 吸振器的减振原理 |
| 5.2 附加动力吸振器的物理模型 |
| 5.3 仿真结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于运动预测的ROV主动升沉补偿控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 升沉补偿技术简述 |
| 1.3 升沉补偿技术国内外研究综述 |
| 1.3.1 国外研究发展现状 |
| 1.3.2 国内研究发展现状 |
| 1.4 论文的主要内容与章节安排 |
| 第二章 船舶升沉运动仿真与预测 |
| 2.1 船舶在波浪中的运动 |
| 2.2 升沉运动仿真 |
| 2.3 升沉运动预测研究 |
| 2.3.1 基于Kalman滤波的预测算法 |
| 2.3.2 Kalman预测模型仿真分析 |
| 2.3.3 基于NARX神经网络的预测算法 |
| 2.3.4 NARX预测模型仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 ROV主动式升沉补偿系统研究 |
| 3.1 ROV升沉补偿系统方案 |
| 3.1.1 ROV布放方案 |
| 3.1.2 ROV升沉补偿装置 |
| 3.1.3 位移补偿原理及方案设计 |
| 3.2 升沉补偿系统动力学模型分析 |
| 3.2.1 负载缆绳系统动力学模型 |
| 3.2.2 电动绞车动力学模型 |
| 3.2.3 三相异步电动机变频调速数学模型 |
| 3.3 基于simulink的升沉补偿系统仿真模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 ROV主动升沉补偿控制方法研究 |
| 4.1 PID控制原理 |
| 4.2 自抗扰控制技术原理 |
| 4.3 ADRC位移补偿控制器设计与仿真 |
| 4.3.1 仿真模型与参数 |
| 4.3.2 不同作业深度下控制性能仿真与分析 |
| 4.4 ADRPC位移补偿控制器设计与仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（4）深海矿产资源开发系统总体水动力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 深海采矿系统概述 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 1.4.1 研究内容及方法 |
| 1.4.2 研究的创新点 |
| 第二章 计算方法 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.1.1 三维势流理论 |
| 2.1.2 CFD方法 |
| 2.1.3 集中质量法 |
| 2.1.4 时域耦合分析 |
| 2.2 本章小结 |
| 第三章 在位作业状态下的水动力性能分析 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.1.1 海洋环境条件 |
| 3.1.2 扬矿管阻力系数 |
| 3.1.3 采矿系统 |
| 3.2 计算结果 |
| 3.2.1 扬矿管阻力系数 |
| 3.2.2 扬矿管和软管载荷分布 |
| 3.2.3 硬管顶端位置和中继站运动时历 |
| 3.2.4 不同环境条件对扬矿管载荷影响 |
| 3.2.5 扬矿管屈服强度校核 |
| 3.2.6 扬矿管与月池碰撞情况分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 布放回收工况的水动力性能分析 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 计算结果 |
| 4.2.1 载荷分析 |
| 4.2.2 中继站和采矿车的漂移运动 |
| 4.2.3 扬矿管屈服强度校核 |
| 4.2.4 扬矿管与月池碰撞情况分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 不同作业状态对水动力性能的影响分析 |
| 5.1 顶部连接方式的计算研究 |
| 5.2 采矿车行走对软管影响的计算研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 水池试验设计与分析 |
| 6.1 模型设计与模拟 |
| 6.1.1 相似准则 |
| 6.1.2 模型参数 |
| 6.2 试验环境条件 |
| 6.3 水池布置 |
| 6.4 试验与数值计算的对比验证 |
| 6.4.1 水面船RAO |
| 6.4.2 扬矿管载荷 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位论文期间申请的专利与发表的学术论文 |
（6）深海采矿扬矿管输送系统内流影响下的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 扬矿管载荷作用分析 |
| 2.1 惯性力 |
| 2.2 海浪载荷 |
| 2.3 海流载荷 |
| 2.4 采矿船的升沉响应 |
| 2.5 波流联合液动力载荷 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 扬矿管数学模型分析 |
| 3.1 建立振动微分方程 |
| 3.2 振动方程的有限元离散 |
| 3.3 扬矿管节点载荷矩阵 |
| 3.4 扬矿管质量矩阵 |
| 3.5 扬矿管阻尼矩阵 |
| 3.6 扬矿管系统刚度矩阵 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 扬矿管工作特性分析与仿真 |
| 4.1 扬矿管静力学分析 |
| 4.2 扬矿管动力学分析 |
| 4.3 扬矿管有限元模型的建立 |
| 4.4 扬矿管的仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（7）深海采矿扬矿管纵向振动及减振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 扬矿管的海洋环境载荷的处理 |
| 2.1 扬矿系统所受到的环境载荷 |
| 2.2 波浪载荷的计算 |
| 2.3 海流的计算及其载荷 |
| 2.4 管道的重力与浮力 |
| 2.5 管道的材料和尺寸 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 扬矿管有限元模型及静力学分析 |
| 3.1 扬矿管模型的建立 |
| 3.2 刚度矩阵 |
| 3.3 外载荷 |
| 3.4 边界条件 |
| 3.5 静力学计算分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 扬矿管的动力学分析及仿真 |
| 4.1 扬矿管的阻尼矩阵和质量矩阵建立 |
| 4.2 模态分析 |
| 4.3 扬矿管动力学外载荷及其边界条件分析 |
| 4.4 时域动力响应分析 |
| 4.5 扬矿管的动力学响应 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 扬矿管的纵向振动减振分析 |
| 5.1 动力吸振器的工作原理 |
| 5.2 动力吸振器的力学模型 |
| 5.3 仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（8）主动升沉补偿系统有界控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 升沉补偿系统分类 |
| 1.2.1 被动型升沉补偿系统 |
| 1.2.2 主动型升沉补偿系统 |
| 1.2.3 主被动复合型升沉补偿系统 |
| 1.3 国内外研究与发展现状 |
| 1.3.1 国外研究发展现状 |
| 1.3.2 国内研究发展现状 |
| 1.4 目前升沉补偿系统存在的问题 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 主动补偿系统选型与数学建模 |
| 2.1 主动升沉补偿系统原理 |
| 2.2 系统分析及数学建模 |
| 2.2.1 重型深海拖拽系统负载特性分析 |
| 2.2.2 主动升沉补偿系统分析及数学建模 |
| 2.3 液压缸碰撞分析 |
| 2.4 系统关键液压元件设计与选型 |
| 2.4.1 液压缸选型 |
| 2.4.2 比例方向控制阀选型 |
| 2.5 仿真模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于滑模控制算法的主动升沉补偿位移控制 |
| 3.1 滑模控制简介 |
| 3.1.1 滑模控制基本原理 |
| 3.1.2 滑模控制设计方法 |
| 3.1.3 抖振问题及其解决方法 |
| 3.2 主动升沉补偿位移控制器设计 |
| 3.2.1 系统数学建模 |
| 3.2.2 未建模力的扰动观测器设计 |
| 3.2.3 非线性位移控制器设计 |
| 3.2.4 滑模稳态分析 |
| 3.3 位移控制器建模及仿真 |
| 3.3.1 Simulink模型 |
| 3.3.2 位移控制器补偿性能仿真分析 |
| 3.3.3 幅值过大位移控制器性能仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 补偿液压缸的有界控制研究 |
| 4.1 基于位置限定的有界 |
| 4.2 基于速度限定的有界 |
| 4.2.1 相平面中补偿液压缸运动分析 |
| 4.2.2 最大(最优)加速度的问题 |
| 4.2.3 补偿液压缸的回程问题 |
| 4.3 有界控制器设计 |
| 4.3.1 控制方式选择 |
| 4.3.2 加速度的确定 |
| 4.3.3 控制器数学建模 |
| 4.4 位移有界控制器建模及仿真 |
| 4.4.1 Simulink控制模型 |
| 4.4.2 位移有界控制器补偿性能仿真分析 |
| 4.5 真实海况下位移有界仿真分析 |
| 4.5.1 海浪概述 |
| 4.5.2 海况位移有界仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 实验研究 |
| 5.1 实验平台介绍 |
| 5.1.1 系统机械结构 |
| 5.1.2 实验台关键元部件介绍 |
| 5.2 实验研究 |
| 5.2.1 位移控制器跟随实验 |
| 5.2.2 有界控制实验 |
| 5.2.3 海浪有界控制实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 后续展望 |
| 参考文献 |
（9）天车升沉补偿实验系统开发及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外技术发展现状 |
| 1.2.2 国内技术发展现状 |
| 1.3 实验系统发展现状 |
| 1.3.1 主动升沉补偿实验系统 |
| 1.3.2 游车大钩升沉补偿实验系统 |
| 1.3.3 补偿绞车实验系统 |
| 1.4 课题的研究内容 |
| 第二章 天车升沉补偿实验系统关键参数研究 |
| 2.1 天车升沉补偿实验系统简介 |
| 2.1.1 升沉运动参数分析计算 |
| 2.1.2 天车升沉补偿实验系统工作原理 |
| 2.2 天车升沉补偿实验系统仿真建模 |
| 2.2.1 实验系统机械系统建模 |
| 2.2.2 实验系统液压系统建模 |
| 2.2.3 联合仿真模型的建立 |
| 2.3 被动式升沉补偿关键参数研究 |
| 2.3.1 蓄能器对补偿效果影响 |
| 2.3.2 补偿缸安装形式对补偿效果影响 |
| 2.3.3 不同工况对补偿效果影响 |
| 2.4 半主动升沉补偿关键参数研究 |
| 2.4.1 控制信号对补偿效果影响 |
| 2.4.2 蓄能器对补偿效果影响 |
| 2.4.3 补偿缸对补偿效果影响 |
| 第三章 天车升沉补偿实验控制系统设计 |
| 3.1 控制系统总体方案设计 |
| 3.1.1 功能要求及技术指标 |
| 3.1.2 系统总体方案设计 |
| 3.1.3 系统开发设计过程 |
| 3.2 控制系统硬件设计 |
| 3.2.1 PLC控制理论基础 |
| 3.2.2 PLC硬件选型 |
| 3.3 控制系统软件程序设计 |
| 3.3.1 程序设计流程 |
| 3.3.2 泵站PLC程序设计 |
| 3.3.3 阀台PLC程序设计 |
| 3.4 监控系统组态设计 |
| 3.4.1 WinCC简介 |
| 3.4.2 功能要求与界面设计 |
| 3.4.3 监控系统组态设计 |
| 第四章 天车升沉补偿系统实验研究 |
| 4.1 升沉补偿模拟运动控制 |
| 4.1.1 升沉模拟系统 |
| 4.1.2 负载模拟系统 |
| 4.1.3 补偿模拟系统 |
| 4.2 升沉补偿实验研究分析 |
| 4.2.1 半主动式升沉补偿实验研究 |
| 4.2.2 PID控制方式研究 |
| 4.2.3 不同工况对补偿性能的影响 |
| 4.2.4 控制系统滞后对补偿性能的影响 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录:实验系统部分实物照片 |
（10）海洋钻井补偿绞车关键参数设计及动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 升沉补偿系统的分类 |
| 1.2.2 升沉补偿系统国外研究现状 |
| 1.2.3 升沉补偿系统国内研究现状 |
| 1.3 研究目标内容和解决的关键问题 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第二章 双绞车补偿系统的关键参数设计 |
| 2.1 绞车补偿系统的基本结构与工作原理 |
| 2.2 双绞车补偿方案及绞车传动方案设计 |
| 2.2.1 双绞车补偿方案设计 |
| 2.2.2 绞车传动方案设计 |
| 2.3 绞车补偿系统关键参数设计计算 |
| 2.3.1 快绳拉力 |
| 2.3.2 滚筒尺寸 |
| 2.3.3 滚筒缠绳层数与容绳量 |
| 2.3.4 滚筒扭矩 |
| 2.3.5 钢丝绳选型 |
| 2.4 减速器参数设计计算 |
| 2.4.1 减速器传动比计算 |
| 2.4.2 齿轮参数设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 双绞车系统补偿能力研究 |
| 3.1 双绞车系统总功率及转动惯量参数 |
| 3.1.1 双绞车总功率 |
| 3.1.2 系统转动惯量参数 |
| 3.2 双绞车系统的补偿能力计算模型 |
| 3.2.1 平台升沉运动规律 |
| 3.2.2 双绞车的驱动电机功率计算 |
| 3.3 升沉补偿能力曲线 |
| 3.3.1 典型工况补偿能力计算 |
| 3.3.2 系统转动惯量对补偿能力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 双绞车补偿系统动力学建模 |
| 4.1 SimulationX软件简介 |
| 4.2 平台升沉模拟系统 |
| 4.3 绞车驱动系统 |
| 4.3.1 变频电机模型 |
| 4.3.2 系统控制模型 |
| 4.4 绞车传动系统 |
| 4.5 钻机游动系统 |
| 4.6 钻具系统 |
| 4.7 SimulationX仿真环境设置 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 双绞车补偿系统动力学特性研究 |
| 5.1 升沉补偿运动控制方法 |
| 5.2 软启动/停止方案 |
| 5.2.1 软启动/停止的原理 |
| 5.2.2 软启动/停止函数 |
| 5.2.3 基于速度补偿的软启动修正 |
| 5.2.4 软启动/停止函数性能对比分析 |
| 5.2.5 软启动/停止函数性能仿真分析 |
| 5.2.6 软启动/停止时间分析 |
| 5.3 双绞车系统仿真研究 |
| 5.3.1 深井工况下仿真分析 |
| 5.3.2 浅井工况下仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
四、重型扬矿管主动升沉补偿系统的设计与仿真研究（论文参考文献）
- [1]深海采矿扬矿管纵向振动及其升沉补偿研究[J]. 肖林京,范芳超,陆继铭. 矿业研究与开发, 2020(12)
- [2]深海采矿扬矿管的纵向振动分析[D]. 左帅. 山东科技大学, 2020
- [3]基于运动预测的ROV主动升沉补偿控制系统研究[D]. 楼梦瑶. 上海交通大学, 2020(01)
- [4]深海矿产资源开发系统总体水动力学性能研究[D]. 陈智昊. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]基于Simscape的海上钻井平台升沉补偿系统仿真研究[A]. 段玉响,周利,任政儒,安松. 第十九届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上）, 2019
- [6]深海采矿扬矿管输送系统内流影响下的特性研究[D]. 徐吉磊. 山东科技大学, 2019(05)
- [7]深海采矿扬矿管纵向振动及减振研究[D]. 梁彬. 山东科技大学, 2019(05)
- [8]主动升沉补偿系统有界控制研究[D]. 武浩. 浙江大学, 2019(05)
- [9]天车升沉补偿实验系统开发及实验研究[D]. 王康. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [10]海洋钻井补偿绞车关键参数设计及动力学特性研究[D]. 孙选建. 中国石油大学(华东), 2018(07)