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1000m海试采矿系统升沉补偿系统控制方法探讨及虚拟样机研究

黄锴  
【摘要】:随着陆地矿产资源的日趋减少,开发国际海底矿产资源是大势所趋。为了维护我国开发国际海底资源的应有权益,必须大力发展深海技术。深海采矿装置升沉补偿技术则是深海多金属结核、结壳开采系统的关键技术之一,这是海洋特殊环境条件所决定的。但是,由于深海底金属矿的开采必须克服海底复杂的外部条件,因此升沉补偿技术的研究,不可能像陆地上矿产资源的开采系统关键技术研究那样能够较方便的进行一系列试验。而基于虚拟样机技术的仿真研究可为升沉补偿系统的研制和开采(试验)提供理论依据和技术参考,使系统在缩短研究周期、降低开发风险、提高设计质量等方面起到十分重要的作用。升沉补偿系统的控制方法的探讨则可为升沉补偿系统工作时选择控制策略提供理论参考和依据。本文研究的主要内容如下: 1.根据1000m海试采矿系统升沉补偿系统设计方案和海试环境分析了升沉补偿系统的工作原理和技术参数,并简化了在海试环境下船体的运动规律和受力情况。 2.建立了升沉补偿系统简单力学模型和数学模型。 3.根据升沉补偿系统主动隔振的简单模型,采用不同控制策略,设计了几套控制系统。 4.建立了深海采矿船和升沉补偿系统的虚拟样机,对系统进行了工作工程模拟、动力学仿真分析以及虚拟样机的参数化分析。 5.对一套主动隔振系统进行了模拟实验和虚拟样机的对比研究。


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