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绞吸式挖泥船疏浚动态特性及仿真系统设计

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一、绞吸式挖泥船疏浚动态特性与仿真系统设计(论文文献综述)

朱师伦[1](2020)在《基于特征模型的疏浚作业过程中泥浆浓度控制策略研究》文中指出随着社会的不断发展,现今疏浚工程已是经济建设的基础性行业。绞吸挖泥船作为实施相关疏浚工程的主要设备载体,随着在国家重大工程中发挥着越来越重要的作用,对绞吸挖泥船生产效率、作业成本也提出了更高的要求。本文将研究目光聚焦在和疏浚作业效率、成本密切相关的泥浆浓度控制问题,利用自动化手段代替传统的人工操作,实现高效地系统作业。绞吸挖泥船疏浚作业过程中泥浆浓度控制的关键科学与技术问题涉及建模困难、大时滞、变参数和不确定性等。本文引入特征模型的思想为复杂对象的控制系统设计带来便利,综合考虑实际控制需求和控制难点,探讨基于特征模型的全系数自适应控制理论在泥浆浓度控制系统中的应用的可行性和实际效果,主要工作包括以下几个方面:首先,研究绞吸挖泥船的系统构成和疏浚作业过程,分析泥浆形成机理及规律,揭示影响泥浆浓度的关键因素,完成双闭环结构的泥浆浓度控制总体方案的设计。其次,进行泥浆浓度控制系统的内环设计。系统内环实现横移速度的稳定控制,综合横移运动的工作机理和控制需求,采用基于自抗扰技术的直接转矩控制的控制方案来驱动横移电机,从而保障横移速度的稳定控制,在一定程度上补偿由于横移角度、土质等因素的动态变化给泥浆浓度控制带来的影响。然后,进行泥浆浓度控制系统的外环设计。针对泥浆浓度过程建模困难的问题,从过程控制的需要出发,基于统计、实验和参数估计的思想建立泥浆浓度过程的特征模型,利用低阶形式的数学模型实现对复杂泥浆浓度过程的准确描述,为复杂对象的控制系统设计提供理论支撑。基于泥浆浓度过程的特征模型,设计非线性黄金分割自适应控制律和维持跟踪控制律协同作业为内核的全系数自适应控制器。更进一步,提出联合参数估计、基于特征模型的卡尔曼滤波方法来改善泥浆浓度控制系统的整体性能。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建泥浆浓度控制系统,模拟绞吸挖泥船在疏浚作业过程中的典型工况设计仿真实验,根据实际控制需求,从稳定性、抗干扰能力、鲁棒性以及过渡过程性能等方面综合分析与评估泥浆浓度控制系统在应对复杂作业环境时候的工作性能。

郑庆云,眭演祥[2](2020)在《基于3DS Max的绞吸式挖泥船建模与骨骼系统设计》文中指出绞吸式挖泥船是最常用的疏浚设备之一。由于绞吸式挖泥船的体积庞大,疏浚作业过程复杂,因此,为了保证施工安全与效率,新入职的操作人员需要通过绞吸式挖泥船仿真器来进行接近于实船体验的专业培训。在设计仿真器系统时,为了实现船体的视景与仿真动作,首先需要构建绞吸式挖泥船的三维模型。但是,在例如UDK、 DirectX和XNA仿真软件中,直接通过程序代码建立复杂的挖泥船模型是很难实现的。而通过3DS Max和Maya等三维建模软件能够构造出较为完整、准确的三维模型,同时将建模软件与仿真软件相结合,可以较好地实现仿真效果。采用3DS Max进行了绞吸式挖泥船的建模与骨骼系统的设计。

高晓峰[3](2019)在《智能疏浚预测反馈控制系统设计及多电极测速的探究》文中指出挖泥船是现代疏浚工程中重要的工程工具,具有广泛的适应性和高效的工作效率。挖泥船的输送管道需要监测很多的工程指标,其中较为重要的流速和浓度指标分别由电磁流量计和放射性源密度计检测得到。在目前的系统工况下,各个工程测量指标之间是独立的,并没有利用这些指标之间的相关性关系为系统提供控制和反馈信息,因此其控制过程的自动化程度较低,同时流速指标是由传统的电磁流量计测量得到的,但是挖泥船的管道内部存在大量的泥沙流层,其内部流层分布明显的工况使双电极电磁流量计显现出对内部区域流速不敏感的局限性。针对以上挖泥船系统中存在的问题,本文提出了一种基于指标预测模型的反馈控制系统,从而达到产量和效率提升的效果,同时对多电极电磁流量计测量装置进行了探究,具体的工作内容如下:1.建立流速和浓度的指标预测模型。根据监测指标与流速和浓度之间的相关性关系,采用线性回归的方法建立流速预测模型,对流速的预测精确度达到了80%-95%的效果,并对线性回归模型加入L2正则化约束性(岭回归)和L1正则化约束项(Lasso回归),其准确度得到了有效提升;浓度指标采用最近邻预测模型,其预测精确度可以达到72%-75%的准确率。由于预测模型的最终目的是为了模拟产量的走势,因此这样的准确度完全符合实际工程需求。2.建立针对于产量提升的反馈控制模型。首先根据预测模型得到的流速和浓度指标计算得到产量值,通过这种方式计算得到的产量值不存在实际测量时的时滞,因此可以作为实时反馈加入控制模型;使用Choquet积分计算得到指标组合与产量值之间的相关性,按照指标组合的相关性大小,分别使用不同指标组合的控制方式来进行实际实现,结果显示对产量产生了显着的提升效果。3.第五章针对挖泥船实际的施工环境和管道流况特点,设计了一种16电极的电磁流量计测量装置,改善了两电极对管道内部区域不敏感的缺点,根据电极对的所有组合之间的电学信息,引入相互作用指标的概念,最后在不同的工况下对其进行了实验,验证了理论的可行性和有效性。

张敏[4](2018)在《绞吸式挖泥船切削系统液固两相流建模与流动机理研究》文中研究指明绞吸式挖泥船由于工作平稳、节能、高效,已成为内河黄金航道和远海人工岛屿建设的主要装备。绞吸式挖泥船的切削系统完成泥砂切削,形成较为均匀的泥浆并与输送系统匹配,实现挖掘与输送系统的高效工作,因而切削系统在吸扬系统中尤为重要。在实际疏浚施工中,由于水下切削过程及泥浆形成机理复杂,有待深入认识。本论文在国家自然科学基金面上项目“绞吸式挖泥船切削系统流场建模与机理研究(No.51679178)”的资助下,以绞吸式挖泥船切削系统为研究对象,采用DPM模型和双流体模型对切削系统液固两相流进行了数值模拟计算,分析了工况参数与吸入效率、泥砂颗粒级配参数变化之间关系,探讨了泥砂颗粒运动机理和泥浆形成过程;利用相似原理,研制了某型绞吸式挖泥船的疏浚模拟综合实验台,进行了多种工况模拟实验,利用高速摄像和图像处理方法研究了切削系统外流场浓度特征,对比分析了模型实验和数值仿真的结果。论文主要研究工作如下:(1)建立了切削系统的分析模型,给出了相应的分析方法。研究了土质工程分类法的两大体系、国内疏浚土质分类标准和土类的主要物理性质,剖析了挖泥船切削系统主要构成及其驱动装置电气特性;采用二维切削理论建立了刀齿三维切削力计算模型,根据切削系统施工时运动特性,建立了刀齿座-切削系统-挖泥船坐标系转换模型、切削系统运动模型、切削力计算模型及切削系统动力学模型;给出了工程湍流模型和液固两相流模拟方法,为后续数值仿真计算、疏浚模拟综合试验台研制、实验方案设计提供理论依据。(2)建立了切削系统液固两相流DPM仿真模型,仿真分析了工况参数与吸入效率、泥砂颗粒级配变化之间的关系,探讨了泥砂颗粒运动机理。在绞吸式挖泥船切削系统液固两相流仿真分析中,液相采用了标准k-ε模型和Realizablek-ε模型,固相颗粒粒径采用R-R分布,多相流采用DPM模型,绞刀旋转运动采用MRF模型,网格划分采用结构化网格,模拟计算了切削系统在不同工况参数下的液固两相流流动特性,分析了液相速度矢量场、压力分布、湍动能分布和固相颗粒运动轨迹,获得了工况参数与吸入效率、泥砂颗粒级配参数变化之间的关系,探讨了泥浆颗粒运动机理。(3)利用双流体模型、动网格和滑移网格技术,仿真分析了切削系统在一个旋转周期内流体动态过程,探讨了液固两相体积分数和泥砂颗粒速度等时变特征。建立了Euler-Euler双流体模型,采用标准k-ε模型,利用动网格和滑移网格技术仿真了切削系统绞刀旋转和横移运动,数值模拟了切削系统液固两相流以及流场动态演变过程,研究了一个旋转周期内液固两相复杂动态流动过程。通过数值计算结果,分析了切削系统在典型工况参数下的绞刀横切面、纵切面、垂面、外轮廓面等内外不同位置两相体积分数变化,以及吸泥口中心线、绞刀大环上部绞刀内外圆周等处液固两相速度变化,探索了泥浆形成过程和泥浆浓度变化趋势。(4)运用相似原理分析了某型挖泥船切削系统实船原型与实验模型,研制了小型疏浚模拟综合试验台。运用相似理论量纲分析法Buckinghamπ定理,推导相应的液固两相流两相流动相似准则,建立了某型绞吸挖泥船切削系统原型和模型的关系,确定了模型和原型的工况参数、液固两相相关参数的相似比例系数。在满足流动相似前提下,参考某型绞吸式挖泥船切削系统的主要技术性能指标,首次研制了具有复杂土质切削测试、切削-输送系统匹配优化、疏浚作业自动控制、数据采集与监控、水下流场观测、高速成像等实验功能的室内小型疏浚模拟综合试验台。(5)进行了多种典型工况参数的疏浚模拟实验,对比分析了实验数据与部分仿真计算结果,验证了理论研究的正确性。在疏浚模拟综合实验平台上,开展了多种工况参数下的疏浚模拟实验,记录了实验数据,高速摄像系统记录了切削系统切削场景,后期进行了数据分析及图像处理。实验数据验证了吸入效率、颗粒级配参数变化与工况参数之间的关系;运用数字图像处理技术分析切削系统液固两相流的泥浆浓度,揭示了正反刀工作模式下的切削系统泥浆溢流区的泥浆浓度分布特征,并量化了正反刀工作模式下切削系统外部液固两相浓度分布。

胡佳[5](2017)在《绞吸式挖泥船电力系统建模与控制研究》文中提出绞吸式挖泥船绞刀和泥泵等疏浚设备的驱动方式已经逐渐被电力驱动所代替。而采用电力驱动所带来的电机控制问题以及如何减小大功率负载对电网稳定性的影响是目前需要解决的问题。为此,以绞吸式挖泥船电力系统为基础,分别从驱动电机控制策略和发电机励磁控制两方面对问题进行研究。为研究绞刀和泥泵的电机控制问题,基于绞刀二维切削理论建立绞刀切削模型;基于泥泵特性及管道流体力学相关理论建立泥浆输送系统模型;基于异步电动机特性及直接转矩控制理论建立异步电动机直接转矩控制系统模型。组合建立绞刀和泥泵电力驱动系统模型,在Matlab/Simulink仿真平台搭建仿真模型,仿真实验对电机驱动效果进行分析验证。为研究绞刀和泥泵等大功率负载对绞吸式挖泥船电网稳定性的影响,基于柴油机和同步发电机工作原理建立绞吸式挖泥船电站仿真模型,进行仿真实验并对仿真结果进行分析,验证模型的正确性。基于模糊控制理论及同步发电机的运行特性设计模糊PID励磁控制器,进行仿真实验,分析验证其对电网电压的控制效果。建立电力驱动绞吸式挖泥船电力系统仿真模型,根据实际施工作业条件设立三种典型工况,仿真验证各种工况下电力驱动系统的控制效果和模糊PID励磁控制器对挖泥船电网稳定性的改善。仿真实验结果表明,采用异步电动机直接转矩控制的绞刀和泥泵驱动系统调速性能良好,整个系统具有快速响应特性,模糊PID励磁控制器在挖泥船投入大功率负载时能有效的减弱电网电压波动,保证挖泥船电力系统的稳定运行。

郑庆云,徐立群,魏长赟,杨金宝[6](2016)在《基于XNA的绞吸式挖泥船操作过程建模与仿真》文中研究说明随着国际航运业和疏浚工程的不断发展,对于绞吸式挖泥船的操作人员操控挖泥船技术的要求也越来越高,因此需要通过仿真系统来培训疏浚人员的操作技能。论文建立了基于XNA的绞吸式挖泥船运动仿真模型,从而实现了虚拟操作仿真。首先,利用3DS Max对绞吸式挖泥船进行建模并进行骨骼画分,在Visual Studio环境中建立起运动模型的关联,最后在XNA中使用高级着色语言(HLSL)绘制动态海洋场景。结果表明XNA可以高效地实现场景渲染与绞吸式挖泥船的实时虚拟控制,达到比较理想的仿真结果。

王翰涛[7](2015)在《绞吸式挖泥船电控绞刀工作特性研究》文中提出采用以电动机为驱动机构的绞吸式挖泥船电动绞刀系统,具有工作效率高、易于控制且精度高、对疏浚环境造成的污染小从而实现绿色疏浚等优点,相对于传统的液压马达驱动来说,电动机驱动更能适应时代发展的需要。本文针对120m3绞吸式挖泥船电动绞刀系统,围绕提高绞刀工作效率、优化系统控制,从系统参数匹配设计入手,重点对电动绞刀系统进行了仿真模型建立、静动态特性分析、控制系统设计等几个方面进行了研究。绞吸式挖泥船电动绞刀系统的关键元件为开关磁阻电动机,利用Amesim和Matlab的联合仿真功能,完成整个电动绞刀系统的工作特性研究。通过仿真曲线可知:基于SRD的电动绞刀系统具有一定的自我调节能力,并且随着负载工况的变化绞刀转速始终保持在1040r/min的合理转速范围内,满足系统的设计要求;系统仿真优化时采取随机工况的参数设置思想,不仅验证了系统的通用性,而且采取随机负载也能更好的表征实际工况情况,使仿真结果更具有真实性;绞刀扭矩和转速的变化情况与外界工况紧密相关,结合FFT变换可以看出系统的振动、噪声等环境因素也会对绞刀的工作特性产生一定的影响。论文通过对挖泥船主要工作系统液压原理图分析的基础上,设计了控制系统励磁特性表,并针对绞刀系统的作业方法绘制了绞刀作业工序图。最后选用三菱PLC设计了电动绞刀系统的控制算法、控制器的I/O分配表以及输入输出设备接线图,并根据SFC状态图完成了电动绞刀控制系统的梯形图程序设计。本文的研究成果对于电动绞刀系统的设计和研发提供了一定的工程参考价值。

李红杰[8](2014)在《绞吸式挖泥船绞刀系统液压冲击研究》文中研究表明随着沿海经济的快速发展,绞吸式挖泥船具有广阔的市场,是水下开挖输送施工、水域工程治理的主要设备。绞吸式挖泥船在工作过程中,由于外负载变化剧烈,绞刀系统会产生的很大的液压冲击,不但增加了维修成本,而且严重影响了生产效率,因此减小绞刀部分液压系统的冲击具有实际意义。本课题来源于港航浚5的实际项目,参考绞吸式挖泥船绞刀系统液压系统,设计带有单向节流阀蓄能器的液压系统,本文基于AMESim平台针对绞刀系统建模仿真分析,并且详细分析了系统的液压冲击及如何能够更好的减小绞刀系统的液压冲击。本文针对绞吸式挖泥船液压系统吸收液压冲击不理想的问题,在叶片泵出口安装带有单向节流阀的蓄能器。带有单向节流阀的蓄能器,能很好的吸收液压冲击,并且能减小囊式蓄能器吸收完冲击后的反复振荡。通过改变节流阀开口的大小,来实现最大限度减小系统存在的液压振荡。本文基于AMESim仿真研究平台校验了改善后的系统性能,对比验证出改善后的系统对液压冲击的吸收效果更好。在改善了绞刀系统存在液压冲击的问题后,还进一步研究了管路对绞刀系统动态特性的影响,以便绞刀系统能选取最佳的管长和管径。通过实验研究对理论和仿真的结果进行验证。在各个泵出口安装压力传感器,对现场数据进行采集。对采集后的数据曲线进行分析,结合仿真得到的结果,文中动态仿真和试验结果的对比分析表明:添加蓄能器是减小液压冲击,提高能量利用率行之有效的方法之一。

余光辉,张擎,姜震[9](2012)在《挖泥船疏浚仿真系统浅析》文中进行了进一步梳理本文主要介绍了国内外挖泥船疏浚仿真系统研究现状、系统的分类和适用条件。作者通过对挖泥船疏浚机理、疏浚仿真系统的结构、建模技术、模块组成及应用平台的深入分析,阐述了疏浚仿真系统的实用性及可开发性。运用挖泥船疏浚仿真系统对疏浚实际作业过程进行模拟,可以更有效的提高河道清淤疏浚工作能力,随着疏浚仿真系统网络集成化程度和仿真精确度进一步提升,能够在较大程度上提高疏浚作业的工作效率和疏浚效果。

邹绍云[10](2012)在《基于专家系统的挖泥船作业辅助分析与优化决策研究》文中进行了进一步梳理挖泥船是水利疏浚的重要疏浚工具之一,在航道疏浚中有非常重要的作用。挖泥船有多种船型但其基本工作方式相同,首先通过斗轮、绞刀、泥耙等不同的切削工具剥离待改造泥层上的泥沙形成泥浆,然后通过泥泵将泥浆吸入船舱,装入配套的运输船转运或直接将泥浆通过管道输送到水面让水流带走泥沙,还有的是通过数公里的排泥管将泥浆输送到岸上进行吹填工程。绞吸式挖泥船是挖泥船中的一种类型,适用于挖掘松散沙、砂壤土、淤泥等松散软塑粘土。由于疏浚环境的复杂性,疏浚作业过程中,操作人员需要不断地对疏浚设备运行状态进行调整,以防止管路堵塞并尽可能的提高疏浚效率。但挖泥船设备控制系统复杂,操作人员难以对最佳工况进行准确的估计以实现各疏浚设备的协调工作。绞吸式挖泥船疏浚作业过程中舱内泥泵和绞刀运行的能耗占总能耗的80%,对泥泵和绞刀的运转进行优化控制,在不发生管道堵塞的前提下使挖泥产量极大化和能量浪费最小化,可有效地降低作业能耗并提高工效。因此本文提出了一套基于专家系统的优化作业解决方案,并开发了疏浚作业数据辅助分析及施工参数优化决策软件。本文首先介绍了课题研究的背景和挖泥船作业优化研究现状、绞吸式挖泥船疏浚系统的构成,依托实际项目分析了绞吸式挖泥船控制系统的功能需求,基于专家系统设计挖泥船优化作业专家系统解决方案。专家系统以现有疏浚行业标准、泥浆输送优化理论成果、疏浚仿真结果等为基础,针对当前施工条件分析疏浚设备工作特性,推理出疏浚效率最大化、能量损失最小化、参数匹配最优化的施工参数值,达到疏浚作业优化的目的。本文详细设计了挖泥专家系统知识库,并阐述了知识库获取新知识的方法。对专家系统的数据分析功能做了分析,针对挖泥专家系统的智能参数分配功能,对优化推理流程进行了详细设计。最后,以VC6.0为开发平台对挖泥船疏浚作业数据辅助分析功能及施工参数优化决策功能进行了初步实现。

二、绞吸式挖泥船疏浚动态特性与仿真系统设计(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、绞吸式挖泥船疏浚动态特性与仿真系统设计(论文提纲范文)

(1)基于特征模型的疏浚作业过程中泥浆浓度控制策略研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的和意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 绞吸挖泥船发展现状
        1.2.2 泥浆浓度控制策略研究现状
        1.2.3 特征建模理论研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 系统工作流程分析与总体控制方案设计
    2.1 绞吸挖泥船的基本结构
    2.2 绞吸挖泥船的疏浚作业过程
    2.3 泥浆浓度过程分析
        2.3.1 单位时间内的土壤切削量
        2.3.2 融入水流的土壤切削量
        2.3.3 进入吸泥口的土壤切削量
    2.4 泥浆浓度控制系统总体方案设计
    2.5 本章小结
第3章 绞吸挖泥船横移速度控制系统设计
    3.1 横移过程机理分析
    3.2 横移电机直接转矩控制
        3.2.1 横移电机数学模型
        3.2.2 逆变器与电压空间矢量
        3.2.3 横移电机直接转矩控制系统设计
    3.3 基于自抗扰技术的转速调节器设计
        3.3.1 自抗扰控制原理
        3.3.2 基于ADRC的转速调节器设计
    3.4 基于ADRC的直接转矩控制系统的仿真研究
        3.4.1 调速仿真研究
        3.4.2 抗负载波动仿真研究
        3.4.3 电机参数失配仿真研究
    3.5 本章小结
第4章 泥浆浓度过程的特征模型
    4.1 特征模型的基本概念
    4.2 泥浆浓度过程特征建模
        4.2.1 构建泥浆浓度过程特征模型的形式
        4.2.2 特征参数范围
        4.2.3 特征参数辨识
        4.2.4 构建广义对象
    4.3 泥浆浓度过程的特征模型的验证
        4.3.1 数据预处理
        4.3.2 特征模型验证
    4.4 本章小结
第5章 基于特征模型的泥浆浓度全系数自适应控制
    5.1 基于特征模型的全系数自适应控制理论和方法
    5.2 泥浆浓度控制器设计
        5.2.1 非线性黄金分割自适应控制
        5.2.2 维持跟踪控制
        5.2.3 浓度误差预报
        5.2.4 联合参数估计
    5.3 基于特征模型的卡尔曼滤波
    5.4 泥浆浓度控制系统的仿真研究
        5.4.1 仿真模型搭建与工况设定
        5.4.2 泥浆浓度恒值控制仿真研究
        5.4.3 泥浆浓度跟踪控制仿真研究
        5.4.4 基于特征模型的卡尔曼滤波仿真研究
        5.4.5 泥浆浓度控制系统鲁棒性仿真研究
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间科研成果

(2)基于3DS Max的绞吸式挖泥船建模与骨骼系统设计(论文提纲范文)

0 引言
1 绞吸式挖泥船的组成
2 绞吸式挖泥船疏浚作业过程
3 绞吸式挖泥船建模
4 绞吸式挖泥船骨骼系统
5 结束语

(3)智能疏浚预测反馈控制系统设计及多电极测速的探究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题的研究意义
    1.3 本文的研究内容
    1.4 本文的组织
第2章 基础技术理论
    2.1 疏浚工程系统控制的理论基础
        2.1.1 输送管道实际物理模型
        2.1.2 指标预测模型理论
        2.1.3 泥沙管道数学模型
    2.2 多电极电磁测量技术基础
        2.2.1 电磁流量计基础理论
        2.2.2 Shercliff权函数理论
    2.3 本章小结
第3章 流速浓度预测模型
    3.1 数据来源与预处理
        3.1.1 特征相关性分析
    3.2 流速预测模型
        3.2.1 特征选择
        3.2.2 线性回归模型
        3.2.3 岭回归模型
        3.2.4 Lasso回归模型
    3.3 浓度预测模型
        3.3.1 特征选择
        3.3.2 浓度数据平滑处理
        3.3.3 最近邻浓度预测模型
    3.4 本章小结
第4章 基于预测模型的负反馈控制系统
    4.1 特征选择
        4.1.1 基于choquet积分关系的特征分析
        4.1.2 数据凹凸性分析
    4.2 控制模型与稳定性
        4.2.1 基本模型构建
        4.2.2 李雅普诺夫稳定性分析
    4.3 模型控制过程
    4.4 工程实验分析
    4.5 本章小结
第5章 基于多电极的电磁最优测速理论探究
    5.1 励磁线圈工作原理
    5.2 多电极测速理论
        5.2.1 经典电磁场测速理论
        5.2.2 相互指标理论
    5.3 实验和分析
        5.3.1 实验设备与过程
        5.3.2 实验结果分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(4)绞吸式挖泥船切削系统液固两相流建模与流动机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究的目的和意义
        1.2.1 研究目的
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 切削理论国内外研究现状
        1.3.2 旋转流场液固两相流国内外研究现状
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 切削系统的切削分析及泥浆液固两相流理论
    2.1 疏浚土质的分类及泥砂的主要性质
        2.1.1 疏浚土质的分类
        2.1.2 土类的主要物理性质
    2.2 切削系统结构组成与工况参数
        2.2.1 切削系统结构组成
        2.2.2 切削系统工况参数
    2.3 基于二维切削理论的泥砂切削机理
        2.3.1 二维切削理论
        2.3.2 基于二维切削理论的三维切削力计算模型
    2.4 切削系统动力学模型
        2.4.1 切削系统运动模型
        2.4.2 切削系统切削力计算模型
        2.4.3 切削系统动力学模型
    2.5 切削系统内外流场数值模拟方法
        2.5.1 工程计算湍流模型
        2.5.2 液固两相流数学模型
    2.6 本章小结
第3章 基于颗粒轨道模型的切削系统液固两相流数值模拟
    3.1 液固两相流数学模型
        3.1.1 切削系统液固两相流模型评价与选择
        3.1.2 液相控制方程
        3.1.3 颗粒运动控制方程
    3.2 切削系统物理模型与数值求解方法
        3.2.1 几何模型建立与多参考系方法
        3.2.2 边界条件与初始条件
        3.2.3 数值计算方法
    3.3 液固两相流DPM模拟结果分析
        3.3.1 液相分析
        3.3.2 颗粒轨迹跟踪分析
    3.4 工况参数影响分析
        3.4.1 绞刀转速对吸入效率的影响
        3.4.2 吸口流速对吸入效率的影响
        3.4.3 横移速度对吸入效率的影响
    3.5 切削系统内外液固两相流颗粒运动机理分析
    3.6 本章小结
第4章 基于双流体与湍流模型的液固两相流数值模拟
    4.1 液固两相流双流体模型建立
        4.1.1 欧拉模型控制方程
        4.1.2 欧拉模型液固两相相间作用模型
        4.1.3 液固两相流湍流模型
    4.2 切削系统泥浆流数值模拟
        4.2.1 几何模型与网格划分
        4.2.2 动网格与滑移网格法
        4.2.3 边界条件与初始条件
        4.2.4 方程离散与求解方法
    4.3 计算结果及分析
        4.3.1 切削系统内外流场两相浓度分布
        4.3.2 切削系统内外液固两相速度分布
        4.3.3 切削系统内外液固两相流湍动能分布
    4.4 本章小结
第5章 疏浚模拟综合试验台研制与实验研究
    5.1 相似模化原理
        5.1.1 相似原理
        5.1.2 疏浚综合模拟实验平台模化处理
        5.1.3 实验模型相关参数模化处理
    5.2 疏浚模拟实验平台及实验方案设计
        5.2.1 疏浚模拟综合实验台测控系统设计
        5.2.2 疏浚模拟综合实验台执行装置设计
        5.2.3 疏浚模拟综合试验台性能参数
        5.2.4 实验方案与方法设计
    5.3 吸入效率实验研究
        5.3.1 吸入效率及颗粒粒径分布实验研究
        5.3.2 实验数据与数值计算结果对比
    5.4 基于数字图像处理技术的液固两相流体积浓度研究
        5.4.1 面向液固两相流检测的数字图像处理
        5.4.2 典型工况下液固两相流流动特性实验研究
    5.5 误差原因分析
        5.5.1 模型试验误差及其修正措施
        5.5.2 数值模拟误差及其修正措施
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论及创新点
        6.1.1 本文总结
        6.1.2 本文创新点
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和参与的科研项目
    一、发表论文
    二、专利与软件着作权
    三、参与的科研项目

(5)绞吸式挖泥船电力系统建模与控制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 绞吸式挖泥船国内外发展水平
        1.2.2 绞吸式挖泥船国内外研究现状
    1.3 本文技术路线
    1.4 本文所做主要工作及内容
第2章 绞吸式挖泥船电站建模
    2.1 柴油机及其调速系统
        2.1.1 柴油机的数学模型
        2.1.2 柴油机调速系统的数学模型
    2.2 发电机及其励磁系统
        2.2.1 同步发电机工作原理
        2.2.2 同步发电机建模
        2.2.3 励磁系统建模
    2.3 绞吸式挖泥船电站仿真实验
    2.4 本章小结
第3章 绞刀和泥泵建模与控制
    3.1 绞刀数学模型
    3.2 泥泵及管道数学模型
    3.3 异步电动机直接转矩控制
        3.3.1 异步电动机建模
        3.3.2 空间矢量
        3.3.3 磁链运动轨迹的控制
        3.3.4 直接转矩控制的实现
    3.4 电力驱动负载仿真实验
    3.5 本章小结
第4章 模糊PID励磁控制器的设计
    4.1 控制原理
    4.2 模糊控制器的设计
        4.2.1 模糊控制器结构
        4.2.2 模糊控制器设计方法
    4.3 模糊励磁控制器
        4.3.1 变量的确定与设置
        4.3.2 模糊控制规则的设计
        4.3.3 解模糊过程
    4.4 模糊励磁控制器仿真实验
    4.5 本章小结
第5章 仿真验证
    5.1 仿真参数设置
    5.2 基于典型工况的仿真试验
        5.2.1 工况一
        5.2.2 工况二
        5.2.3 工况三
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间科研成果

(6)基于XNA的绞吸式挖泥船操作过程建模与仿真(论文提纲范文)

1 引言
2 绞吸式挖泥船建模
    2.1 挖泥船骨骼的画分
    2.2 绞吸式挖泥船的工作原理
3 绞吸式挖泥船运动模型的实现
    3.1 模型的导入
    3.2 模型的可视化
    3.3 挖泥船模型的动作实现
        3.3.1 绞刀头运动与持续旋转
        3.3.2 挖泥船的横移运动与停止
        3.3.3 钢桩上下移动与抛锚运动
        3.3.4 动作的“一键复位”
4 动态海洋与天空的实现
5 结语

(7)绞吸式挖泥船电控绞刀工作特性研究(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
        1.1.1 课题的研究背景
        1.1.2 课题意义
    1.2 挖泥船的国内外发展水平及研究现状
        1.2.1 挖泥船的国内外发展现状
        1.2.2 挖泥船绞刀系统国内外研究现状
        1.2.3 开关磁阻电机的国内外发展现状
    1.3 本文研究的主要内容
第二章 绞吸式挖泥船系统概述及岸电驱动技术
    2.1 绞吸式挖泥船系统概述
        2.1.1 绞吸式挖泥船简介
        2.1.2 绞吸式挖泥船结构组成及各部分工作原理
        2.1.3 绞刀系统驱动形式及现状
    2.2 岸电驱动技术
        2.2.1 岸电驱动技术的必要性
        2.2.2 岸电驱动的挖泥船结构系统
        2.2.3 岸电传输系统供电系统设计
        2.2.4 岸电配电系统控制系统设计
    2.3 本章小节
第三章 电动绞刀系统匹配设计
    3.1 绞刀机具设计
        3.1.1 绞刀的基本参数计算
        3.1.2 绞刀尺寸型号选择
    3.2 泥泵参数匹配、选型设计
        3.2.1 临界流速和实用流速的确定
        3.2.2 泥泵清水流量Q0计算
        3.2.3 泥泵扬程计算
        3.2.4 泥泵性能参数计算
    3.3 电动绞刀系统主要部件型号选择
        3.3.1 电机功率及型号的选定
        3.3.2 联轴器
        3.3.3 变速箱
        3.3.4 法兰构件
        3.3.5 绞刀传动轴组件
    3.4 绞刀传动系统总图
    3.5 本章小结
第四章 电动绞刀系统仿真模型建立及工作特性分析
    4.1 基于水饱和沙的绞刀切削理论及特性分析
        4.1.1 绞刀二维切削过程及受力分析
        4.1.2 绞刀三维切削过程及受力分析
        4.1.3 绞吸式挖泥船绞刀切削受力及影响因素分析
    4.2 开关磁阻电机调速系统模型
        4.2.1 开关磁阻电机数学模型
        4.2.2 开关磁阻电机控制系统功能模块介绍
        4.2.3 基于APC和CCC复合控制的SRM模型建立及特性分析
    4.3 基于Amesim的电动绞刀系统机械部分建模
    4.4 基于Simulink和Amesim联合仿真的电动绞刀系统模型搭建及特性分析
        4.4.1 电动绞刀系统联合仿真模型搭建
        4.4.2 电动绞刀系统仿真及特性分析
    4.5 本章小结
第五章 绞吸式挖泥船电动绞刀控制系统设计
    5.1 控制系统概述
        5.1.1 开关磁阻电机驱动的绞刀系统
        5.1.2 电机驱动的泥泵系统
        5.1.3 液压工作绞车、桩定位机构、舷锚绞车系统
    5.2 挖泥船主要系统励磁特性表设计
        5.2.1 横移绞车系统
        5.2.2 绞刀桥架系统
        5.2.3 定位桩绞车系统
        5.2.4 舷锚绞车系统
    5.3 基于PLC的电动绞刀控制系统设计
        5.3.1 PLC先进控制策略
        5.3.2 控制对象及控制要求
        5.3.3 PLC选型及I/O分配
        5.3.4 PLC外部输入输出设备接线图
        5.3.5 挖泥船控制系统PLC流程图
        5.3.6 基于PLC的控制系统SFC程序
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(8)绞吸式挖泥船绞刀系统液压冲击研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 绞吸式挖泥船国内外的发展与现状
        1.2.1 国外绞吸式挖泥船发展现状
        1.2.2 国内绞吸式挖泥船发展现状
        1.2.3 绞吸式挖泥船发展趋势
    1.3 绞吸式挖泥船液压系统的现状
    1.4 课题来源与研究内容
第2章 绞吸式挖泥船的液压控制系统
    2.1 绞吸式挖泥船的施工工艺
    2.2 绞吸式挖泥船的结构和工作原理
        2.2.1 绞吸式挖泥船的基本结构
        2.2.2 绞吸式挖泥船的工作原理
    2.3 绞吸式挖泥船液压控制系统的原理及特点
        2.3.1 绞吸式挖泥船的液压控制系统
        2.3.2 绞刀部分的液压控制系统
        2.3.3 绞刀系统液压元件选取
    2.4 液压冲击的分析和改善方法
        2.4.1 液压冲击的概述
        2.4.2 液压冲击的计算
        2.4.3 设置蓄能器消除压力冲击
    2.5 本章小结
第3章 蓄能器建模分析
    3.1 蓄能器基础知识
        3.1.1 蓄能器的种类
        3.1.2 蓄能器的主要用途
        3.1.3 蓄能器的工作过程分析
    3.2 蓄能器的数学模型
        3.2.1 蓄能器的气、液腔受力分析
        3.2.2 蓄能器整体模型的建立与分析
    3.3 蓄能器工作参数的计算
        3.3.1 蓄能器的预充压力
        3.3.2 蓄能器容积的计算
    3.4 连接蓄能器管路的分析
    3.5 本章小结
第4章 绞刀液压系统建模仿真
    4.1 仿真技术在液压系统研究中的应用
    4.2 AMESim 的简介
        4.2.1 AMESim 仿真软件简介
        4.2.2 模型库
    4.3 压力控制插装阀的建模仿真
        4.3.1 压力控制插装阀数学模型
        4.3.2 压力控制插装阀的 AMESim 仿真模型
        4.3.3 压力控制插装阀的模型验证
    4.4 绞刀系统建模仿真
        4.4.1 绞刀系统回路原理
        4.4.2 绞刀系统仿真模型建立
        4.4.3 绞刀系统仿真结果分析
        4.4.4 蓄能器仿真曲线分析
    4.5 管路对绞刀系统动态特性的影响
    4.6 本章小结
第5章 实验研究与分析
    5.1 引言
    5.2 实验现场
    5.3 实验曲线分析
    5.4 仿真与实验对比分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介

(9)挖泥船疏浚仿真系统浅析(论文提纲范文)

1 国内外疏浚仿真系统发展现状
2 疏浚仿真系统的分类与用途
3 疏浚仿真系统设计方案
    3.1 挖泥船疏浚机理
    3.2 疏浚仿真系统的结构
    3.3 疏浚仿真系统的建模技术
    3.4 疏浚仿真系统的模块组成
    3.5 疏浚仿真系统的应用平台与开发软件
4 结语

(10)基于专家系统的挖泥船作业辅助分析与优化决策研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 挖泥船作业自动化研究现状
    1.3 论文研究内容及思路
第2章 绞吸式挖泥船疏浚系统简介与功能分析
    2.1 绞吸式挖泥船疏浚系统的构成
    2.2 绞吸式挖泥船辅助分析系统的功能需求
    2.3 本章小结
第3章 挖泥船作业辅助分析系统总体方案设计
    3.1 专家系统简介
    3.2 挖泥船专家系统解决方案
        3.2.1 系统结构
        3.2.2 软件开发平台
    3.3 开发步骤
        3.3.1 专家系统知识库的设计
        3.3.2 专家系统推理机的设计
    3.4 本章小结
第4章 挖泥船专家知识库设计
    4.1 专家系统数据库表的设计
        4.1.1 历史数据表
        4.1.2 经验数据表
        4.1.3 设备参数表
        4.1.4 推理结果表
    4.2 专家系统参数对象设计
    4.3 专家系统的知识获取办法
    4.4 本章小结
第5章 挖泥船作业优化推理机的设计
    5.1 挖泥船作业优化目标
        5.1.1 挖泥船作业优化目标
        5.1.2 泥浆输送系统的设备特性
    5.2 最佳浓度与流量的推理
        5.2.1 泥泵扬程特性参数的计算方法
        5.2.2 管道扬程特性参数的计算方法
        5.2.3 获取额定转速下的泥泵工况点
        5.2.4 最小流速值的计算
        5.2.5 工况点的筛选与优化
    5.3 设备施工参数的分配
        5.3.1 管道内泥浆的形成过程
        5.3.2 求解疏浚施工参数
    5.4 本章小结
第6章 挖泥船专家系统软件的设计
    6.1 挖泥专家系统软件平台的构成
    6.2 产量数据统计分析
    6.3 经验数据图形化分析
    6.4 作业优化推理结果显示
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目

四、绞吸式挖泥船疏浚动态特性与仿真系统设计(论文参考文献)

  • [1]基于特征模型的疏浚作业过程中泥浆浓度控制策略研究[D]. 朱师伦. 武汉理工大学, 2020(08)
  • [2]基于3DS Max的绞吸式挖泥船建模与骨骼系统设计[J]. 郑庆云,眭演祥. 电子产品可靠性与环境试验, 2020(01)
  • [3]智能疏浚预测反馈控制系统设计及多电极测速的探究[D]. 高晓峰. 天津大学, 2019(01)
  • [4]绞吸式挖泥船切削系统液固两相流建模与流动机理研究[D]. 张敏. 武汉理工大学, 2018(07)
  • [5]绞吸式挖泥船电力系统建模与控制研究[D]. 胡佳. 武汉理工大学, 2017(02)
  • [6]基于XNA的绞吸式挖泥船操作过程建模与仿真[J]. 郑庆云,徐立群,魏长赟,杨金宝. 计算机与数字工程, 2016(08)
  • [7]绞吸式挖泥船电控绞刀工作特性研究[D]. 王翰涛. 山东理工大学, 2015(04)
  • [8]绞吸式挖泥船绞刀系统液压冲击研究[D]. 李红杰. 燕山大学, 2014(01)
  • [9]挖泥船疏浚仿真系统浅析[J]. 余光辉,张擎,姜震. 科技风, 2012(23)
  • [10]基于专家系统的挖泥船作业辅助分析与优化决策研究[D]. 邹绍云. 武汉理工大学, 2012(10)


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