科创中国

本发明公开了一种考虑绳长时变的船用起重机动力学建模方法，其中包括：获取船用起重机中吊装负载与小车的位置关系，建立其速度关系，计算系统总动能与势能进而得到拉格朗日函数，将小车的运动位移、吊绳的长度及负载的摆动角度作为广义向量，利用拉格朗日方程构建此系统的动力学模型，并推导出不做线性化处理的泛化形式。本发明所建立的模型适配性强，准确性高，具有良好的普适性，有效弥补了传统模型因线性化处理所导致的模型过于理想化的缺点。

为改善传统船用起重机模型由于对其进行线性化处理而使模型过于理想化的缺点，本发明提供一种考虑绳长时变的船用起重机动力学建模方法，所述模型更贴近实际情况，模型实用性强。为达到上述目的，本发明采用以下具体技术方案予以解决：一种考虑绳长时变的船用起重机动力学建模方法，包括以下步骤：S1：获取建模时所考虑的物理参量，得到各点之间的坐标位置关系；S2：根据S1所述各点间坐标位置关系，得到各点间运动规律，采用拉格朗日方程建立船用起重机动力学模型；S3：基于ITTC双参波能谱公式获得海浪波倾角，将此波倾角作用于船体得到船体的横摇运动，进而得到船体横摇运动对小车运动，负载摆角，绳长变化的影响。本方法技术方案的特点为：S1具体包括如下步骤：S11：首先建立坐标系，通过分析推导得出小车与负载的坐标位置关系，对其位置分量求导得到二者的速度关系；S12：根据S11得到的速度分量，推导出系统总动能与势能：V＝mtgzmt+mpgzmp (2)式中，T和V分别为系统总动能与势能，mt为小车质量，mp为负载质量

随着我国海洋工程的发展，海洋高级工程装备发挥着不可替代的作用，其中船用起重机是海洋工程装备中非常重要的一类装备，被广泛用于海上货物转运、吊装作业、海上工程的安装与维护。由于海洋环境的复杂性和此类装备的欠驱动特性，在作业时海浪会使船体产生升沉、横摇和纵摇方向的运动，在起吊过程中，负载会随着船体一起摇晃，并且由于绳长的变化会加剧负载摇晃，严重地影响吊装作业的安全性和可靠性。因此，在对船用起重机建模时应考虑绳长变化所带来的影响。

关于绳长变化所带来的问题在桥式陆地起重机领域已经被广泛研究，然而鲜有文献研究绳长变化对船用起重机所带来的影响。由于海浪运动的随机性，此问题会使此类模型产生更加复杂的耦合关系。大量相关文献忽略了绳长变化带来的影响，一方面为了使参数之间的耦合项减少，另一方面为了适配于其控制方法，但这与实际模型不完全相符，一旦在实际应用中，由于额外受到绳长变化的影响，所提控制方法可能无法得到理想的控制效果。因此，建立与实际情况更匹配的模型，分析其各种因素所产生的影响更具有实际意义与价值。

此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发，承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作

与现有技术相比，此技术产生的效益：(1)本发明所建立的模型适配性强，准确性高，可以更切实地模拟负载受到海浪影响而在空间中的摆动；

(2)本发明所提出的模型框架具有可扩展性，便于和其他控制方法结合。此外，可以考虑更多环境因素对该模型产生的影响，使其更加趋于真实化，便于实际工程应用。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地保定，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。