2。3 PID 控制算法 7

2。4 空间坐标转换 8

第三章 主动波浪补偿吊机液压系统设计 11

3。1 主动波浪补偿吊机液压系统的研究 11

3。1。1 液压系统的组成 11

3。1。2 驱动方案的选择 11

3。2 主动波浪补偿吊机液压回路的分析 12

3。2。1 制动回路设计 13

3。2。2 绞车收放缆回路设计 14

第四章 主动波浪补偿吊机硬件设计 15

4。1 姿态传感器 15

4。1。1 系统描述 15

4。1。2 姿态传感器的选择 16

4。1。3 姿态传感器接口通讯 17

4。2 编码器 18

4。2。1 编码器选择及工作原理 18

4。2。2 编码器的输出接口 20

4。3 伺服阀 21

4。3。1 伺服阀的选择 21

4。3。2 伺服阀的接口电路 22

4。4 控制器硬件介绍 23

4。4。1 控制器的选择 23

4。4。2 控制器的工作原理及特性 23

4。4。3 控制器的连接 23

4。5 电气原理图设计 25

第五章 主动波浪补偿吊机软件设计 27

5。1 控制系统主程序 27

5。1。1 MACS 软件的简介 27

5。1。2 串口程序 27

5。1。3 控制器程序 29

5。1。4 MACS 与控制器通讯连接 31

5。2 上位机 Labview 界面的设计 33

5。2。1 Labview 和 CodeSys 的通讯编程 33

5。2。2 设计上位机调试界面 34

结 论 37

致 谢 38

参 考 文 献 39

第一章 绪论

1。1 论文研究的背景及意义

随着全球陆地上的油气等资源消耗殆尽，海洋里的油气资源已经成为每个国家开 采能源的重点项目。据有关部门统计，海洋矿产资源及其丰富，就目前发现的资源来 说，海洋里每年可挖掘的石油总量大约能达到 30 亿吨，占世界总产量的 50%。而中 国在周边各大海洋中发现了将近 40-50 亿吨的石油资源，这些充足的矿产资源可能会 使得中国成为世界五大生产石油的国家之一。所以在未来的很多年里，船舶工程设备 的开发和研究将成为各国造船业竞争的新领域。

海洋石油和天然气资源工程开发设备是海洋工程设备的重要组成部分，包括储油 罐、起重船、钻井平台、潜水船等一系列开发设备。2013 年公布的关于海洋经济发 展的报告提出，未来海洋工程设备相关的制造业的增长速度在未来几年内将远远高于 海洋经济的发展速度，而在海洋工程设备方面，中国将重点研究和开发的生产设备， 海上深水油气钻井和海上工程辅助船舶设计和制造作为目前的研究核心。在未来的几 年里，船舶工程设备的设计研究成为各国竞争的焦点。我国对船舶工程设备的研究还 处于不成熟的阶段，自主研发的产品微乎其微。在现在这样高强度的竞争环境下，只 有研究出中国人自己开发的产品，才能在未来的海洋资源竞争中提高国际上的影响力 和竞争力。