深海采矿装置升沉补偿控制系统研究.pdfVIP

2011年 12月 机床与液压 Dec．2011 第39卷 第24期 MACHINETO0L HYDRAULICS V01．39No．24 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．24．023 深海采矿装置升沉补偿控制系统研究 鄢华林 ，宋林 (江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江212003) 摘要：介绍深海采矿装置升沉补偿液压系统工作原理，分析控制系统原理 ，基于PDF算法建立伺服控制系统，通过仿 真验证控制系统的可行性。 关键词：深海采矿；升沉补偿控制系统 ；PDF算法 中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号 ：1001—3881(2011)24—063—3 DesignofHeaveCompensationControlSystem forDeep-seaM ining YAN Hualin，SONG Lin (SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology， ZhenjiangJiangsu212003，China) Abstract：Theworkingprincipleoftheheavecompensationhydraulicsystem fordeep-seaminingwasintroduced．Theprinciple ofthecontrolsystemwasanalyzed．Th epseudo—derivationfeedbackalgorithmwasusedtobuildtheservocontrolsystem．Th efeasibility ofthecontrolsystem wasverifiedthroughsimulation． Keywords：Deep--seamining；Heavecompensationcontrolsystem；Pseudo·d·erivationfeedbackalgorihtm 近年来，由于海洋中矿产储量丰富，世界能源开 采的重心转移到了深海。在深海矿产的开采过程中， 普遍采用水力流体提升采矿系统，由于海上风浪的原 因，采矿船将会随着波浪升沉，扬矿管也会 随之振 动。为了确保深海采矿系统工作的稳定，需要采用升 沉补偿系统来补偿扬矿管的纵向位移，使得扬矿管的 纵向位移不受海上风浪影响。海上风浪使得升沉补偿 系统呈现非线性、时变性以及不确定性等特征，作者 将 PDF控制算法应用于升沉补偿系统 ，以保证系统 稳定地运行。 图1 升沉补偿系统原理图 1 升沉补偿系统 1．2 升沉信号的采集 ¨ 1．1 升沉补偿原理 海浪不仅在海面上传播而且还在垂直方 向上传 升沉补偿系统如图1所示，扬矿管的纵 向位移 播，但是随着深度的增加 ，波浪迅速衰减。当水深与 为 ： 波长之比大于 1之后 ，其波高衰减得极快，几乎接近 =Yl+，，o (1) 于零，也就是零波面。 式中：Yo为采矿船纵向位移；Y为液压缸补偿位移 ； 为了得到采矿船的深沉信号，需要标定一个参考 Y为扬矿管纵向位移。 点作为参考坐标的中心。由于采矿系统一般在深海5 在