基于并联平台的海上风电运维船舶辅助登靠系统研究

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海上风电机组由于工作环境恶劣容易产生故障,本文将并联平台应用于海上风电运维,设计了具有运动补偿功能的辅助登靠系统,在海况恶劣时能保证运维工作人员安全地往返于风电机组基座与运维船舶之间,提升海上风电机组运维的效率。为了验证系统的可行性,利用Solidworks、Matlab软件和Adams软件间的接口技术完成六自由度并联平台的建模及控制仿真,并建立自回归滑动平均(ARMA)模型优化控制系统。首先,用海浪谱分析法对随机海浪的运动进行分析仿真,并利用动平衡原理建立了船舶运动方程得到运维船舶横摇、垂荡和纵摇的运动曲线;其次,采用欧拉旋转变换对并联平台进行运动学反解分析,并提出一种基于可达空间的平台参数验证方法;然后,综合比较了基于Matlab软件的并联平台控制仿真方式并选用Adams与Matlab软件进行联合仿真,通过参数验证方法确定并联平台的参数后利用Adams与Solidworks软件完成并联平台的建模并生成并联平台的机械系统,将机械系统导入Matlab软件采用PID反馈控制实现并联平台的联合控制仿真,结果表明了辅助登靠系统的有效性以及提出的基于可达空间的参数验证方法的可行性;最后,为了减少因信号延迟造成的误差,将ARMA模型应用于并联平台的控制,通过长自回归法完成ARMA模型的参数估计,将通过ARMA模型预测得到的各自由度运动曲线作为控制系统的输入完成对控制系统性能的改善,结果表明ARMA模型能够减少因信号延迟造成的控制误差,进一步提高运维船舶辅助登靠系统的响应性能。本文结合海上风电工程的实际需求,设计了对运维船舶运动具有补偿功能的辅助登靠系统。通过Adams软件对平台进行三维建模并利用Matlab软件同时进行六通道控制仿真,效果接近实际。通过分析验证,设计的辅助登靠系统性能良好,利用ARMA模型能更进一步地提升系统性能,为优化海上风电的运维模式打下基础。
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