动力吸振式升沉补偿系统控制性能仿真研究

2012年03月15日15:19:48 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

刘少军，曾凤艳，李流军
中南大学机电工程学院，湖南长沙

摘　　　要：针对６０００ｍ中国大洋多金属结核采矿系统，提出了一种动力吸振器与蓄能器复合作用的升沉补偿系统。分析说明了系统的组成及工作原理，建立了系统的数学模型；应用Ｍａｔｌａｂ编程计算得到了动力吸振系统中吸振器的质量、弹簧刚度和阻尼系数；对系统进行了控制效果仿真研究。研究结果表明，在整个四级海况下，动力吸振器与蓄能器复合作用的升沉补偿系统能得到很好的补偿效果。

关　键　词：升沉补偿；动力吸振器；蓄能器；建模；仿真

１　引　言
由于受海洋环境的影响，水力提升式大洋采矿系统中的采矿船会产生显著的升沉运动，船上的水面装置将带动数千米长的扬矿管做相应地运动，从而使系统产生巨大的附加载荷，严重影响采矿作业。为了使采矿工作顺利进行，必须采取升沉补偿措施减小水下部分的振动。早期的升沉补偿系统多是气液被动型，如美国ＧｌｏｂａｌＭａｒｉｎｅＩｎｃ公司［１２］和Ｄｒｉｓｃｏｌｌ［３］等研究的系统；后来，为了提高其补偿精度，一些研究者提出了多种主动式升沉补偿系统，如国外的Ｋｉｒｓｔｅｉｎ［４］和国内的汤晓燕［５］等，但主动式升沉补偿系统结构复杂，能耗大。倪佳［６］等人提出的带蓄能器的被动升沉补偿系统简单节能，并且能得到满足设计要求的升沉补偿效果。带蓄能器的被动系统需要的蓄能器体积很大，在安装方面也有难度。动力吸振器因能耗小、效果好、易实施而在车辆工程、船舶工程等方面被广泛研究和采用［７９］。针对６０００ｍ中国大洋多金属结核采矿系统要求，本文在文献［６］的基础上提出一种动力吸振器与蓄能器复合作用的升沉补偿系统。控制效果研究表明，所设计的系统有效可行。

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