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本文以企业委托项目“双内嵌收油机及围油栏卷绕悬臂等机械化成套装备研究与开发”为背景,对溢油回收系统扫油臂机构进行运动控制研究。 双内嵌溢油回收系统一般包括可伸缩式自动扫油臂、带卷绕机的围油栏、输油泵、自动控制面板以及远程遥控,并采用全液压驱动。该系统可广泛装备于专业溢油回收船、多功能海事监测船、小型渔船等船舶中,是溢油应急响应装备中高效、可靠、方便的收油系统。其中,扫油臂机构作为双内嵌溢油回收系统的关键部件之一,可完成对围油栏的牵引布放任务,并且可针对不同特性、厚度的海面溢油调节扫油面积,提高海面溢油回收作业的工作效率。 论文以双内嵌溢油回收系的扫油臂机构作为研究对象,在对围油栏牵引布放方法分析研究的基础上,建立了扫油臂机构运动学数学模型,分析了扫油臂机构的运动学特性,对抓握点运动轨迹进行了规划;在对扫油臂机构受力特性分析的基础上,建立了扫油臂机构的动力学模型,分析了扫油臂机构的动力学特性。 在对电液比例控制技术研究的基础上,建立了扫油臂机构三关节电液比例位置控制系统的数学模型,根据扫油臂机构的具体设计参数对控制系统进行仿真验证,得到三关节原电液比例位置控制系统的稳态特性与动态特性指标,根据具体工况要求,运用频域分析法对原电液比例位置控制系统进行了串联滞后—超前校正。 基于扫油臂机构的运动学数学模型及校正后三关节电液位置控制系统数学模型,在具体设计参数的基础上,建立了扫油臂机构电液控制运动学仿真实验模型,通过仿真得到机构在空载条件及负载条件下抓握点的运动轨迹特性。在论文研究内容的基础上对扫油臂机构电液控制系统进行硬件选型设计。 全文从理论上对扫油臂机构的运动学及运动控制问题展开研究,运用Matlab仿真软件验证了所推导的相关数学公式、数学模型等理论研究结果的正确性,为不同尺寸和性能要求的扫油臂机构、控制系统分析设计等提供理论指导,对其他类似结构的工程机械具有借鉴意义。