履带式集矿车软底质行走行为及模拟试验系统研究

履带式集矿车软底质行走行为及模拟试验系统研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-07-31 分类:期刊论文 喜欢:2587
师大云端图书馆

【摘要】摘要:深海底采矿机器车的复杂性以及作业环境的特殊性决定了在实际开采之前必须进行多个阶段不同程度的各种模拟试验研究,通过试验对仿真结果进行验证,为实际的工程应用积累经验和提供指导作用。为此,本文以国务院大洋专项:国际海底区域研究开发“十一五”项目[DYXM-115-04-02-01]和湖南省自然科学基金项目[11JJ3059]为依托,对履带式集矿车软底质行走行为模拟试验系统进行研究,论文的主要研究内容如下:(1)提出了包括集矿车履带与软底质海底沉积物“压力-下陷”最佳滑转率、行走动力学性能、障碍物模式识别和行走系统控制等在内的整体试验方案,为深海采矿作业中履带式集矿车软底质海底行走行为问题解决提供了必要的前提条件和技术基础。(2)设计了既可反映集矿车履带与软底质海底沉积物相互作用实际状态又便于操作的模拟试验方案,并依据我国大洋多金属结核合同矿区海底表层实际情况开展了模拟履带板与模拟沉积物的压力-沉陷特性试验研究,得到了集矿车履带与软底质海底特定层位沉积物之间相互作用的压力-沉陷力学特性关系曲线及其相关参数值,为深海沉积物承载力的计算方法奠定了基础。(3)结合模拟沉积物与模拟履带板之间相互作用的剪切特性试验结果,得到了表征海底沉积物剪切应力—剪切位移关系的数学模型和相应参数,揭示了沉积物可提供给海底行走作业时集矿车的牵引力与打滑率间的耦合规律,为集矿车软底质海底作业行走性能分析提供重要参考。(4)结合构建的履带式集矿车软底质海底行走虚拟机构和典型的海低虚拟地形建立了履带式集矿车软底质海底行走行为模拟试验系统仿真模型,对履带式集矿车软底质海底直线行驶、转向行驶和爬坡行驶过程进行了动力学性能仿真研究,试验结果较好地验证了仿真结果的有效性和合理性。(5)利用车载超声波对障碍物进行探测,进而根据去噪后超声波回波信号确定深海障碍物的确定位置,针对障碍物复杂的深海环境,采用势流理论模拟出复杂的深海海流环境,进行混沌粒子群算法在复杂深海环境避障控制的应用研究,利用混沌粒子群的方法得到有利于降低路程花费,易于实现的履带式集矿车深海作业时的避障控制。(6)结合构建的模糊PID控制器和Simulink仿真模型,设计了履带式集矿车的半主动悬架系统和转向系统的控制系统,控制性能分析结果表明:该控制系统不但能对车体垂直振幅、俯仰角、车体垂直加速度以及转向行驶轨迹等均实现有效控制,而且具有较好的稳定性、快速性和精准性。
【作者】曾谊晖;
【导师】刘少军;
【作者基本信息】中南大学,机械工程,2013,博士
【关键词】履带式集矿车;软底质海底沉积物;行走;模拟试验系统;仿真;

【参考文献】
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