本發(fā)明涉及起重機(jī)的起重機(jī)控制器，該起重機(jī)包括用于提升掛在纜繩上的負(fù)載的提升機(jī)構(gòu)。該起重機(jī)控制器包括主動升沉補(bǔ)償，其通過驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)來至少部分地補(bǔ)償由于升沉引起的纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的移動。

背景技術(shù)：
從DE102008024513A1中已知這種起重機(jī)控制器。本發(fā)明提供了一種參考所確定的當(dāng)前升沉移動和升沉移動模型來預(yù)測纜繩懸掛點的未來移動的預(yù)測裝置，其中負(fù)載的路徑控制器至少部分地補(bǔ)償纜繩懸掛點的預(yù)測移動。對于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)，DE102008024513A1創(chuàng)建了液壓操作的絞盤和掛在纜繩上的負(fù)載的動態(tài)模型，并通過倒置由其創(chuàng)建序列控制單元。為了實現(xiàn)狀態(tài)控制，經(jīng)由觀測器根據(jù)力值測量來重建負(fù)載的未知狀態(tài)。本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的起重機(jī)控制器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明，這個目的在根據(jù)第一方面的起重機(jī)控制器的和根據(jù)第二方面的起重機(jī)控制器中得以解決。在第一方面中，本發(fā)明示出用于起重機(jī)的起重機(jī)控制器，該起重機(jī)包括用于提升掛在纜繩上的負(fù)載。該起重機(jī)控制器包括主動升沉補(bǔ)償，其通過驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)來至少部分地補(bǔ)償由于升沉引起的纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的移動。根據(jù)本發(fā)明，提供了當(dāng)計算提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動時，升沉補(bǔ)償考慮提升機(jī)構(gòu)的至少一個約束。通過考慮提升機(jī)構(gòu)的約束，確保提升機(jī)構(gòu)實際上可以遵循由于升沉補(bǔ)償而計算的控制命令，和/或確保提升機(jī)構(gòu)或起重機(jī)不被所述驅(qū)動損壞。根據(jù)本發(fā)明，升沉補(bǔ)償考慮最大容許急拉。因此，可確保起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)不被由于升沉補(bǔ)償引起的提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動損壞。除了最大容許急拉，還可請求穩(wěn)定過程的急拉。替代地或另外地，升沉補(bǔ)償可考慮最大可用功率。替代地或另外地，升沉補(bǔ)償可考慮最大可用加速度。該最大可用加速度例如可由以下因素引起：提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器的最大功率和/或還未退繞的纜繩的長度和從而作用于提升機(jī)構(gòu)和/或由于要被提升的重力引起的提升機(jī)構(gòu)的負(fù)載引起的纜繩的重力。此外替代地或另外，升沉補(bǔ)償可考慮最大可用速度。也可以如上關(guān)于最大可用加速度描述來獲得升沉補(bǔ)償?shù)淖畲罂捎盟俣取４送?，起重機(jī)控制器可包括計算功能，其計算提升機(jī)構(gòu)的至少一個約束。為此目的，計算功能可特別評估傳感器數(shù)據(jù)和/或驅(qū)動信號。借助于計算功能，提升機(jī)構(gòu)的當(dāng)前適用的約束均可被通信至升沉補(bǔ)償。特別地，提升機(jī)構(gòu)的約束可在提升期間改變，其可通過根據(jù)本發(fā)明的升沉補(bǔ)償而被考慮。計算功能（function，函數(shù)）均可準(zhǔn)確地計算提升機(jī)構(gòu)的當(dāng)前可用的至少一個運動約束量，特別是提升機(jī)構(gòu)的最大可用功率和/或速度和/或加速度。有利的是，計算功能考慮未退繞的纜繩的長度和/或纜繩力和/或用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)的可用功率。根據(jù)本發(fā)明，起重機(jī)控制器可用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)，該提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器與蓄能器連接。存儲在蓄能器中的能量實現(xiàn)用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)的可用功率。有利的是，存儲在蓄能器中的能量的量或因此用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)的可用功率包括在根據(jù)本發(fā)明的計算功能中。特別地，根據(jù)本發(fā)明的提升機(jī)構(gòu)可被液壓驅(qū)動，其中液壓蓄能器被設(shè)置在用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)的提升絞盤的液壓回路中?？商娲?，可以使用電力驅(qū)動器。其同樣也可與蓄能器連接。有利的是，起重機(jī)控制器還包括路徑規(guī)劃模塊，路徑規(guī)劃模塊參考纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的預(yù)測移動并通過考慮提升機(jī)構(gòu)的約束來確定軌跡。根據(jù)本發(fā)明，在規(guī)劃軌跡時，可明確地考慮驅(qū)動器約束，特別是關(guān)于功率、速度、加速度和/或急拉方面的驅(qū)動器約束。特別地，軌跡可以是提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度和/或加速度的軌跡。有利的是，路徑規(guī)劃模塊包括優(yōu)化功能，優(yōu)化功能參考纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的預(yù)測移動并通過考慮提升機(jī)構(gòu)的約束來確定軌跡，這最小化由于纜繩懸掛點的移動和/或由于負(fù)載沉積點的移動所產(chǎn)生的負(fù)載與負(fù)載沉積點之間差動移動引起的殘余移動。根據(jù)本發(fā)明，因此，所述至少一個驅(qū)動器約束可被考慮到最優(yōu)控制問題中。在最優(yōu)控制問題中，特別地關(guān)于功率和/或速度和/或加速度和/或急拉方面考慮了驅(qū)動器的約束。優(yōu)化功能參考纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的預(yù)測垂直位置和/或垂直速度來有利地計算最佳路徑，其中通過考慮移動約束來最小化負(fù)載的殘余移動和/或差動移動。在第二方面中，本發(fā)明包括用于起重機(jī)的起重機(jī)控制器，該起重機(jī)提升掛在纜繩上的負(fù)載的提升機(jī)構(gòu)。起重機(jī)控制器包括主動升沉補(bǔ)償，主動升沉補(bǔ)償通過驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)來至少部分地補(bǔ)償由于升沉引起的纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的移動。根據(jù)本發(fā)明，升沉補(bǔ)償包括：路徑規(guī)劃模塊，其參考纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的預(yù)測移動來計算提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度和/或加速度的軌跡，其包括在用于提升機(jī)構(gòu)的隨后控制的設(shè)定點值中。由于升沉補(bǔ)償?shù)脑摻Y(jié)構(gòu)，可獲得特別穩(wěn)定和容易實現(xiàn)的提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動。特別地，未知負(fù)載位置不再必須通過極大的努力來重構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，提升機(jī)構(gòu)的控制器可將測量值反饋至提升絞盤的位置和/或速度。因此，路徑規(guī)劃模塊將提升絞盤的位置和/或速度指定為設(shè)定值，其在隨后的控制器中與實際值相匹配。此外，可提供：提升機(jī)構(gòu)的控制器通過先導(dǎo)控制考慮提升絞盤的驅(qū)動器的動態(tài)。特別地，先導(dǎo)控制可基于描述提升絞盤的驅(qū)動器的動態(tài)的物理模型的倒置（inversion）。特別地，提升絞盤可以是液壓操作的提升絞盤。本發(fā)明的第一和第二方面均單獨受本申請的保護(hù)，且均可在沒有相應(yīng)的其它方面的情況下分開來實現(xiàn)。然而，特別優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的兩個方面彼此結(jié)合。特別地，可以提供：當(dāng)確定軌跡時，根據(jù)本發(fā)明的第二方面的路徑規(guī)劃模塊考慮提升機(jī)構(gòu)的至少一個約束。此外，根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器還可以包括參考操作員的規(guī)范來驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)的操作員控制。有利的是，該控制器因此包括兩個分開的路徑規(guī)劃模塊，經(jīng)由該路徑規(guī)劃模塊，升沉補(bǔ)償和操作員控制的軌跡彼此分開計算。特別地，這些軌跡可為提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度和/或加速度的軌跡。此外，由兩個分開的路徑規(guī)劃模塊指定的軌跡可以相加并作為用于提升機(jī)構(gòu)的控制和/或調(diào)控的設(shè)定點值。此外，可以根據(jù)本發(fā)明提供：升沉補(bǔ)償和操作員控制之間的至少一種運動約束量的劃分是可調(diào)節(jié)的，其中調(diào)節(jié)例如可通過加權(quán)因子實現(xiàn)，通過該加權(quán)因子，在升沉補(bǔ)償和操作員控制之間分割（splitup）提升機(jī)構(gòu)的最大可用功率和/或速度和/或加速度。這樣的劃分很容易可能在根據(jù)本發(fā)明的升沉補(bǔ)償中發(fā)生，其無論如何會考慮提升機(jī)構(gòu)的約束。特別地，至少一個運動約束量的劃分被作為提升機(jī)構(gòu)的約束來考慮。有利的是，操作員控制也考慮驅(qū)動器的至少一個約束，特別是最高容許急拉和/或最大可用功率和/或最大可用加速度和/或最大可用速度。根據(jù)本發(fā)明，升沉補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化功能可確定包括在提升機(jī)構(gòu)的控制和/或調(diào)控中的目標(biāo)軌跡。特別地，如上所述，優(yōu)化功能可計算提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度和/或加速度的目標(biāo)軌跡，其包括在用于提升機(jī)構(gòu)的隨后控制的設(shè)定點值中。優(yōu)化可經(jīng)由離散化來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)化可在負(fù)載提升點的移動的更新預(yù)測的基礎(chǔ)上在每個時間步上實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，目標(biāo)軌跡的第一值均可用于控制提升機(jī)構(gòu)。當(dāng)更新目標(biāo)軌跡然后是可用時，僅其第一值又可用于控制。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)化功能可以以比控制更低的掃描速度來工作。這提供了對于計算密集型優(yōu)化功能、較小計算密集型控制選擇更大掃描時間，另一方面，由于降低掃描時間而使精度更高。此外，可以提供：當(dāng)沒有發(fā)現(xiàn)有效的解決方案時，優(yōu)化功能利用緊急軌跡規(guī)劃。以此方式，當(dāng)不能發(fā)現(xiàn)有效的解決方案時，也可確保適當(dāng)?shù)牟僮?。根?jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制可包括根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)確定當(dāng)前升沉移動的測量裝置。例如，陀螺儀和/或傾角傳感器可以用作傳感器。傳感器可以布置于起重機(jī)或其上布置起重機(jī)的浮舟，例如在起重機(jī)基座和/或其上布置負(fù)載沉積位置的浮舟上。起重機(jī)控制器此外還可包括參考所確定的當(dāng)前升沉移動和升沉移動的模型來預(yù)測纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的未來移動的預(yù)測裝置。有利的是，如在預(yù)測裝置中使用的升沉移動的模型有利地獨立于（independentof，無關(guān)于）屬性，且特別獨立于浮舟的動態(tài)。起重機(jī)控制器從而可獨立于起重機(jī)和/或負(fù)載沉積位置布置在其上的浮舟而使用。預(yù)測裝置可根據(jù)測量裝置的數(shù)據(jù)確定升沉移動的當(dāng)前模式。特別地，這可經(jīng)由頻率分析來實現(xiàn)。此外，預(yù)測裝置可參考所確定的當(dāng)前模式創(chuàng)建升沉的模型。參考這種模式，然后可預(yù)測未來升沉移動。有利的是，預(yù)測裝置參考測量裝置的數(shù)據(jù)連續(xù)參數(shù)化模型。特別地可使用觀測器，其可被連續(xù)參數(shù)化。特別優(yōu)選的是，模式的振幅和相位可被參數(shù)化。此外，可提供：在升沉的占優(yōu)模式變化的情況下更新模式。特別優(yōu)選的是，預(yù)測裝置以及測量裝置可以被構(gòu)造為如在DE102008024531A1中所描述，其內(nèi)容被充分作出本申請的主題。在根據(jù)本發(fā)明的控制構(gòu)思中，此外有利地，由于纜繩的可延長能力，負(fù)載的動態(tài)可被忽略。這會使得控制器的結(jié)構(gòu)明顯變得更簡單。本發(fā)明還包括具有如上面已經(jīng)描述的起重機(jī)控制器的起重機(jī)。具體地，起重機(jī)可以被布置在浮舟上。特別地，起重機(jī)可以是甲板起重機(jī)?？蛇x地，其也可以是海上起重機(jī)、港口起重機(jī)或纜繩挖掘機(jī)。本發(fā)明還包括具有根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)的浮舟，特別是具有根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)的船。此外，本發(fā)明包括使用根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)和用于提升和/或降低位于水中的負(fù)載的根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器的使用，和/或根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)和用于提升和/或降低來自水中的負(fù)載和/或位于水中（例如船舶上）的負(fù)載沉積位置的根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器的使用。特別地，本發(fā)明包括根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)和用于深海提升和/或用于裝載和/或卸載船舶的根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器的使用。此外，本發(fā)明還包括起重機(jī)控制方法，該起重機(jī)包括用于提升掛在纜繩上的負(fù)載的提升機(jī)構(gòu)。升沉補(bǔ)償通過提升機(jī)構(gòu)的自動驅(qū)動來至少部分地補(bǔ)償由于升沉引起的纜繩懸掛點和/或負(fù)載沉積點的移動。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)第一方面，提供：當(dāng)計算提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動時，升沉補(bǔ)償會考慮提升機(jī)構(gòu)的至少一個約束。根據(jù)第二方面，另一方面，提供：升沉補(bǔ)償參考纜繩懸掛點的預(yù)測移動來計算提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度和/或加速度的軌跡，其包括在用于提升機(jī)構(gòu)的隨后控制的設(shè)定點值中。根據(jù)本發(fā)明的方法具有已經(jīng)關(guān)于起重機(jī)控制器描述了的相同優(yōu)點。此外，也可已如上所述來執(zhí)行所述方法。特別地，根據(jù)本發(fā)明的兩個方面也可以被結(jié)合在該方法中。此外，可借助于以如上所述的起重機(jī)控制器優(yōu)選地實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明還包括具有用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的代碼的軟件。特別地，軟件可以被存儲在機(jī)器可讀的數(shù)據(jù)載體中。有利的是，可通過將軟件安裝在起重機(jī)控制器上來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器以電子方式實現(xiàn)，特別地，通過電子控制計算機(jī)實現(xiàn)?？刂朴嬎銠C(jī)有利地與傳感器連接。特別地，控制計算機(jī)可與測定裝置連接。有利的是，控制計算機(jī)產(chǎn)生用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)的控制信號。提升機(jī)構(gòu)優(yōu)選地可為液壓驅(qū)動的提升機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器的控制計算機(jī)可驅(qū)動液壓驅(qū)動系統(tǒng)的至少一個液壓移位機(jī)器和/或液壓驅(qū)動系統(tǒng)的至少一個閥的旋轉(zhuǎn)角度。優(yōu)選地，液壓蓄能器設(shè)置在液壓驅(qū)動系統(tǒng)中，當(dāng)降低負(fù)載時，可經(jīng)由該液壓蓄能器來存儲能量，然后當(dāng)提升負(fù)載時，其可作為額外的功率。優(yōu)選地，液壓蓄能器的驅(qū)動由根據(jù)本發(fā)明的提升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動分開實現(xiàn)?？商娲?，也可使用電動驅(qū)動器。其同樣也可以包括蓄能器。附圖說明現(xiàn)在將參考示例性實施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中：圖1：示出布置在浮舟（pontoon）上的根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)，圖2：示出了用于升沉補(bǔ)償和操作員控制的分開的軌跡規(guī)劃的結(jié)構(gòu)，圖3：示出了具有穩(wěn)定急拉的規(guī)劃軌跡的四階積分鏈，圖4：示出了軌跡規(guī)劃的非等距離離散，其在時程結(jié)束部分使用比時程的開始更大的距離，圖5：示出了使用速度的實例在時程結(jié)束部分如何首先考慮改變約束，圖6：示出了用于操作員控制的軌跡規(guī)劃的三階積分鏈，其參考急拉相加來工作，圖7：示出了操作員控制的路徑規(guī)劃的結(jié)構(gòu)，其考慮驅(qū)動的約束，圖8：示出了與切換時間相關(guān)聯(lián)的示例性急拉屬性，根據(jù)該屬性，可參考路徑規(guī)劃來計算提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度和/或加速度的軌跡，圖9：示出了由急拉增加產(chǎn)生的軌跡的速度和加速度的過程，圖10：示出了主動升沉補(bǔ)償和目標(biāo)力模式（在這里被稱為恒張力模式）的驅(qū)動概念的概述，圖11：示出了用于主動升沉補(bǔ)償?shù)尿?qū)動的電路框圖，以及圖12：示出了用于目標(biāo)力模式的驅(qū)動的電路框圖。具體實施方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)（hoistinggear）5的起重機(jī)控制器的起重機(jī)1的示例性實施例。提升機(jī)構(gòu)5包括移動纜繩4的提升絞盤。纜繩4通過纜繩懸掛點2（在該示例性實施例中，通過起重機(jī)起重臂端部的轉(zhuǎn)向滑輪）被引導(dǎo)。通過移動纜繩4，掛在纜繩上的負(fù)載3可以被提升或降低?？梢栽O(shè)置至少一個傳感器，其測量提升機(jī)構(gòu)的位置和/或速度，并將相應(yīng)的信號發(fā)送到起重機(jī)控制器。此外，可以設(shè)置至少一個傳感器，其測量纜繩力并將相應(yīng)的信號發(fā)送到起重機(jī)控制器。傳感器可以被布置在起重機(jī)主體區(qū)域內(nèi)，特別地布置在絞盤5的范圍和/或纜繩輪2的范圍內(nèi)。在示例性實施例中，起重機(jī)1被布置在浮舟6（這里為船）上。如同樣如圖1所示，由于升沉，浮舟6繞其六個自由度移動。布置在浮舟6以及纜繩懸掛點2上的起重機(jī)1也因此被移動。根據(jù)本發(fā)明的起重機(jī)控制器可包括主動升沉補(bǔ)償，其通過驅(qū)動提升機(jī)構(gòu)來至少部分地補(bǔ)償由于升沉引起的纜繩懸掛點2的移動。特別地，至少部分地補(bǔ)償由于升沉引起的纜繩懸掛點的垂直移動。升沉補(bǔ)償可以包括根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)確定當(dāng)前升沉移動的測量裝置。測量裝置可包括布置在起重機(jī)基地的傳感器。特別地，其可為陀螺儀和/或傾角傳感器。特別優(yōu)選的是，設(shè)置三個陀螺儀和三個傾角傳感器。此外，可以設(shè)置預(yù)測裝置，其參考所確定的升沉移動和升沉移動的模型來預(yù)測纜繩懸掛點2的未來移動。特別地，預(yù)測裝置僅預(yù)測纜繩懸掛點的垂直移動。與測量和/或預(yù)測裝置相關(guān)，在測量裝置的傳感器的點處的船的移動會被轉(zhuǎn)換成纜繩懸掛點的移動。預(yù)測裝置和測量裝置有利地被構(gòu)造為如在DE102008024513A1中被更詳細(xì)地描述?？商娲兀鶕?jù)本發(fā)明的起重機(jī)也可能為起重機(jī)，其用于將負(fù)載提升和/或降低自或至布置在浮舟上從而隨起重機(jī)移動的負(fù)載沉積點。在這種情況下，預(yù)測裝置必須預(yù)測負(fù)載沉積點的未來移動。這可以類似于上面描述的過程而受影響，其中，測量裝置的傳感器被布置在負(fù)載沉積點的浮舟上。起重機(jī)例如可以是港口起重機(jī)、海上起重機(jī)或纜繩挖掘機(jī)。在示例性實施例中，提升機(jī)構(gòu)5的提升絞盤被液壓驅(qū)動。特別地，設(shè)置液壓泵和液壓馬達(dá)的液壓回路，通過該液壓回路來驅(qū)動提升絞盤。優(yōu)選地，可以設(shè)置液壓蓄能器，經(jīng)由該液壓蓄能器可將能量存儲在降低的負(fù)載，所以當(dāng)提升負(fù)載時該能量可用?？蛇x地，可以使用電驅(qū)動器。同樣也可能與蓄能器連接。在下文中，本發(fā)明的示例性實施例現(xiàn)在將被示出，其中本發(fā)明的多個方面被共同實現(xiàn)。然而，也可以分別單獨使用各個方面，用于改進(jìn)本發(fā)明的實施例，如本申請中的一般部分中所描述。1參考軌跡的規(guī)劃為了實現(xiàn)主動升沉補(bǔ)償?shù)乃桀A(yù)測行為，采用由以兩個自由度的結(jié)構(gòu)的形式的先導(dǎo)控制和反饋組成的順序控制。先導(dǎo)控制通過微分參數(shù)化來計算并需要參考軌跡穩(wěn)定地二次可微。對于規(guī)劃，決定性的是：驅(qū)動可以跟隨指定的軌跡。因此，也必須考慮提升機(jī)構(gòu)的約束?？紤]的起點是纜繩懸掛點和的垂直位置和/或速度，其可在固定的時程內(nèi)經(jīng)由在DE102008024513中所描述的算法來預(yù)測。此外，起重機(jī)操作員的手柄信號（通過該信號，該操作員可在慣性坐標(biāo)系中移動負(fù)載）也包括在軌跡規(guī)劃中。出于安全的原因，必要的是：在主動升沉補(bǔ)償發(fā)生故障的情況下，絞盤也仍然可以經(jīng)由手柄信號來移動。通過使用軌跡規(guī)劃的概念，從而實現(xiàn)補(bǔ)償移動的參考軌跡的規(guī)劃與手柄信號產(chǎn)生的軌跡規(guī)劃之間的分離，如圖2中所示。在圖中，和指定為補(bǔ)償規(guī)劃的位置、速度和加速度，以及和指定如在手柄信號的基礎(chǔ)上規(guī)劃的疊加退繞或卷繞的纜繩的位置、速度和加速度。在執(zhí)行的其它過程中，用于提升絞盤的移動的規(guī)劃參考軌跡常常分別由y*、和指定，因為它們作為驅(qū)動動力學(xué)的系統(tǒng)輸出的參考。由于分離的軌跡規(guī)劃，在升沉補(bǔ)償被關(guān)閉或在手動操作中針對手動桿控制的升沉補(bǔ)償完全失效的情況下（例如，由于IMU故障），可使用相同的軌跡規(guī)劃和相同的順序控制器，并由此在打開升沉補(bǔ)償?shù)那闆r下產(chǎn)生相同的操作行為。為了不違反速度Vmax和加速度amax的給定約束，盡管完全獨立規(guī)劃，Vmax和amax借助于加權(quán)因子0≤kl≤1（參考圖2）來分割。其同樣由起重機(jī)操作員來指定，并因此提供單獨分割可用于補(bǔ)償和/或用于移動負(fù)載的電源。因此，補(bǔ)償移動的最大速度和加速度是（1-kl）vmax和（1-kl）amax，且纜繩的疊加退繞和卷繞的軌跡klvmax和klamax。可在操作過程中進(jìn)行kl的變化。由于最大可能的行駛速度和加速度依取決于纜繩和負(fù)載的總質(zhì)量，所以Vmax和amax也可以在操作中改變。因此，各自適用值同樣被轉(zhuǎn)移至軌跡規(guī)劃。通過分割電源，控制變量約束可能不會被完全利用，但是起重機(jī)操作員可以很容易地且直觀地調(diào)整主動升沉補(bǔ)償?shù)挠绊?。kl=1的加權(quán)等于關(guān)閉主動升沉補(bǔ)償，由此補(bǔ)償接通和關(guān)閉之間的平滑過渡成為可能。該章節(jié)的第一部分最初解釋了用于補(bǔ)償纜繩懸掛點的垂直移動的參考軌跡y*、和的生成。這里的重要方面是，利用規(guī)劃的軌跡盡可能補(bǔ)償垂直移動，由于由kl設(shè)置的給定約束。因此，借助于在完整的時程上預(yù)測的纜繩懸掛點的垂直位置和速度和從而構(gòu)想出（formulate，用公式表示出）最佳控制問題，該問題周期性地得以解決，其中Kp指定預(yù)測時間步的數(shù)目。隨后將討論相關(guān)的數(shù)字解決方案和實施。該章節(jié)的第二部分論述移動負(fù)載的軌跡的規(guī)劃和軌跡的規(guī)劃直接由起重機(jī)操作員whh的手柄信號產(chǎn)生。該計算通過最大容許急拉相加實現(xiàn)。1.1補(bǔ)償?shù)膮⒖架壽E在提升絞盤的補(bǔ)償移動的軌跡規(guī)劃中，考慮到有效驅(qū)動器約束，必須由纜繩懸掛點的預(yù)測垂直位置和速度產(chǎn)生足夠光滑的軌跡。此任務(wù)隨后被視為受約束的優(yōu)化問題，其可以在每個時間步在線解決。因此，這種方法類似于模型預(yù)測控制的草案，雖然在模型預(yù)測的軌跡生成的意義上。作為優(yōu)化的設(shè)定點值或參考，使用纜繩懸掛點的垂直位置和率和其在時間步為Kp的完整的時程內(nèi)在時間tk時進(jìn)行預(yù)測，并用對應(yīng)的預(yù)測時間計算，例如借助于在DE102008024513中所描述的算法。通過kl、vmax和amax考慮約束有效，于是可針對補(bǔ)償移動確定最佳時間序列。然而，類似于模型預(yù)測控制，僅由此計算的軌跡的第一值用于隨后的控制。在接下來的時間步中，通過纜繩懸掛點的垂直位置和速度的更新和因此更準(zhǔn)確的預(yù)測來重復(fù)優(yōu)化。一方面，與經(jīng)典的模型預(yù)測控制相比，具有連續(xù)控制的模型預(yù)測軌跡生成的優(yōu)點在于：可以以與軌跡生成相比更長的掃描時間來計算控制部分和相關(guān)的穩(wěn)定。因此，計算密集優(yōu)化可以被轉(zhuǎn)移到較慢的任務(wù)中。另一方面，在這個概念中，對于最優(yōu)化不會求得有效接的情況，緊急功能可以獨立于控制而實現(xiàn)。其由其中控制依賴于在這樣的緊急情況下的簡化軌跡規(guī)劃組成，并進(jìn)一步驅(qū)動絞盤。1.1.1規(guī)劃補(bǔ)償移動的系統(tǒng)模型為了滿足補(bǔ)償移動的參考軌跡的穩(wěn)定性的要求，其最早的三階導(dǎo)數(shù)可以視為跳躍能力。然而，關(guān)于絞盤壽命，應(yīng)在補(bǔ)償移動中避免急拉中的跳躍，由此僅四階導(dǎo)數(shù)可以視為跳躍能力。因此，急拉必須至少被穩(wěn)定規(guī)劃，且參考圖3中所示的四階積分鏈實現(xiàn)補(bǔ)償移動的軌跡生成。在優(yōu)化中，其相同作為系統(tǒng)模型，并在狀態(tài)空間中可以表示為在這里，輸出包括補(bǔ)償移動的規(guī)劃軌跡。為了構(gòu)想出最優(yōu)控制問題，以及關(guān)于未來實現(xiàn)，該時間連續(xù)模型在晶格上被最初離散其中，Kp表示纜繩懸掛點的垂直移動的預(yù)測的預(yù)測步的數(shù)目。為了區(qū)分軌跡生成中的離散時間表示與離散系統(tǒng)時間tk，其被指定為τk=k△τ，其中k=0,…,Kp，以及△τ是用于軌跡生成的時域Kp的離散間隔。圖4示出所選擇的晶格是非等距離的，所以在時域上的必要支撐點的數(shù)量減少。因此，能夠保持最優(yōu)控制問題的尺寸被解決為小。在時域結(jié)束時的粗略離散的影響對于規(guī)劃的軌跡沒有不利的影響，因為垂直位置和速度的預(yù)測在預(yù)測時域的結(jié)束時更加不準(zhǔn)確?？梢詤⒖冀馕鼋鈦砭_計算對于該晶格有效的時間離散系統(tǒng)表示對于圖3的積分鏈，其如下：xa(0)＝xa，0，ya(τk)＝xa(τk)，k＝0，...，Kp-1，(1.4)其中△τk=τk+1-τk描述了有效用于各自時間步的離散化步長。1.1.2最優(yōu)控制問題的制定和解決方案通過解決最優(yōu)控制問題，將規(guī)劃軌跡，其盡可能密切地跟隨纜繩懸掛點的預(yù)測的垂直移動，并在同一時間滿足給定的約束。為了滿足該要求，其優(yōu)值函數(shù)如下：其中wa(τk)指定在各個時間步的參考有效。由于在本文中僅纜繩懸掛點的預(yù)測位置和速度可用，所以相關(guān)聯(lián)的加速度和急拉被設(shè)置為零。然而，通過加速度和急拉偏差的相應(yīng)加權(quán)，可使這種不一致規(guī)格的影響保持為較小。因此：在優(yōu)值函數(shù)中正半定對角線矩陣與參考的偏差被加權(quán)。標(biāo)量因子ru評估校正效果。雖然ru、qw,3和qw,4在整個預(yù)測時域是恒定的，但是依賴于時間步τk來選擇qw,1和qw,2。因此預(yù)測時域開始時的參考值可以進(jìn)行比結(jié)束時更強(qiáng)地加權(quán)。隨著預(yù)測時間的增加而減小的垂直移動預(yù)測的精度可以在優(yōu)值函數(shù)中描述。由于不存在加速度和急拉的參考，所以權(quán)重qw,3和qw,4僅懲罰與零的偏差，這就是為什么選擇它們小于qw,2(τk)的位置和速度的權(quán)重。最優(yōu)控制問題的相關(guān)聯(lián)的約束按照驅(qū)動器的可用功率和當(dāng)前選擇的加權(quán)因子kl（參考圖2）。因此，其適用于（1.4）的系統(tǒng)模型的狀態(tài)：和輸入：在這里，δa(τk)表示被選擇為使得各自的約束在時域結(jié)束時占時域開始時的95％的減縮因子。對于中間時間步，δa(τk)由線性內(nèi)插產(chǎn)生。沿著時域的約束的減少增加了方法相對于容許的解決方案的存在的穩(wěn)定性。雖然可以在操作中速度和加速度約束可以改變，但是急拉jmax和急拉的導(dǎo)數(shù)的約束是恒定的。為了增加提升絞盤和整個起重機(jī)的使用壽命，在最大允許沖擊負(fù)載的方面來選擇它們。對于位置狀態(tài)，沒有可適用的約束。由于在操作中最大速度Vmax和加速度amax以及功率kl的加權(quán)因子由外部確定，所以，對于最優(yōu)控制問題，速度和加速度約束也必然被改變。所提出的概念考慮如下相關(guān)的隨時間變化的約束：只要約束改變了，首先會僅在時間步τk的預(yù)測時域結(jié)束時考慮更新值。隨著時間推移，然后其被推到預(yù)測時域的開始。圖5示出參考速度約束的此過程。當(dāng)減少約束時，此外還應(yīng)考慮其符合其最大容許導(dǎo)數(shù)。這意味著，例如，速度約束（1-kl）vmax最大可與當(dāng)前加速度約束（1-kl）amax所允許的一樣快地減小。因為更新后的約束被努力完成（pushthrough），所以總是存在約束中存在的初始條件xa(τ0)的解決方案，這又不會違反更新后的約束。然而，其將占完整的預(yù)測時域，直到改變的約束最終影響時域開始的規(guī)劃軌跡。因此，最優(yōu)控制問題完全由二次優(yōu)值函數(shù)（1.5）最小化，系統(tǒng)模型（1.4）和不等式由（1.8）和（1.9）以線性二次優(yōu)化問題（二次規(guī)劃問題的QP問題）的形式約束。當(dāng)首次進(jìn)行優(yōu)化時，初始條件被選擇為xa(τ0)=[0,0,0,0]T。接著，最后的優(yōu)化步驟中在針對時間步計算的值xa(τ1)用作初始條件。在每個時間步，QP問題的實際解決方案的計算經(jīng)由被稱為QP求解方程的數(shù)值方法而實現(xiàn)。由于優(yōu)化的計算工作，補(bǔ)償移動的軌跡規(guī)劃的掃描時間大于主動升沉補(bǔ)償?shù)乃惺Ｓ喾至康碾x散時間；所以：△τ>△t。為了確保參考軌跡可用于以更快的速度控制，圖3的積分鏈的模擬在優(yōu)化以外以更快的掃描時間△t發(fā)生。只要新值可通過優(yōu)化而可用，狀態(tài)xa(τ0)用作模擬的初始條件，且在預(yù)測時域ua(τ0)開始時的校正變量被寫入積分鏈上，作為常數(shù)輸入。1.2移動負(fù)載的參考軌跡類似于補(bǔ)償移動，兩次穩(wěn)定可微參考軌跡對于疊加的手柄控制（參見圖2）是必需的。至于由起重機(jī)操作員指定的這些移動，對于絞盤通常不期望方向的快速變化，穩(wěn)定規(guī)劃的加速度的最低要求也被發(fā)現(xiàn)相對于絞盤的使用壽命是足夠的。因此，與針對補(bǔ)償移動規(guī)劃的參考軌跡相比，對應(yīng)于急拉的第三導(dǎo)數(shù)已經(jīng)可以被視為跳躍能力。如圖6中所示，其也作為三階積分鏈的輸入。除了如關(guān)于穩(wěn)定性的要求，所規(guī)劃的軌跡還必須滿足當(dāng)前有效的速度和加速度約束，這對于手柄控制被發(fā)現(xiàn)為klvmax和klamax。起重機(jī)操作員的手柄信號-100≤whh≤100被解釋為相對于當(dāng)前最大容許速度klvmax的相對速度規(guī)格。因此，根據(jù)圖7，由手柄指定的目標(biāo)速度是從其中可以看出，由手柄當(dāng)前指定的目標(biāo)速度取決于手柄位置whh,，可變加權(quán)因子kl和當(dāng)前最大值容許絞盤速度vmax。手柄控制的軌跡規(guī)劃任務(wù)現(xiàn)在可以表示如下：根據(jù)由手柄指定的目標(biāo)速度，可生成穩(wěn)定可微速度特性，使得加速度有穩(wěn)定的過程。作為該任務(wù)的程序，所謂的急拉增加是可取的?；镜南敕ㄊ牵涸诘谝浑A段中，最大容許急拉jmax作用在積分鏈的輸入上，直到達(dá)到最大容許加速度。在第二階段中，速度以恒定加速度增加；且在最后階段，增加最大容許負(fù)急拉，使得達(dá)到所需的最終速度。因此，在急拉增加中須僅確定各相位之間的切換時間。圖8示出速度改變的急拉與切換時間的示例性過程。Tl,0指定重新規(guī)劃發(fā)生的時間。時間Tl,1、Tl,2和Tl,3均指各個相位之間的所計算的切換時間。在下段中列出了它們的計算。只要針對手柄控制發(fā)生新情況，就會發(fā)生重新規(guī)劃生成的軌跡。只要手柄控制的目標(biāo)速度或當(dāng)前有效的最大加速度klamax發(fā)生改變，就會發(fā)生新情況。目標(biāo)速度可由于新的手柄位置或由于kl或vmax的新規(guī)格而改變（參見圖7）。類似地，最大有效加速度變化kl或amax是可能的。當(dāng)重新規(guī)劃軌跡時，該速度最初根據(jù)當(dāng)前規(guī)劃速度和相應(yīng)的加速度來計算，其用加速度減少為零獲得：其中由下式給出最小所需的時間且指定積分鏈的輸入，即增加的急拉（參見圖6）：根據(jù)當(dāng)前規(guī)劃的加速度其被求得為00,fory··l*=0.---(1.13)]]>取決于理論上計算出的速度和所需的目標(biāo)速度，現(xiàn)在可指示輸入的過程。如果沒有達(dá)到所需的值并能夠進(jìn)一步提高加速度。然而，如果太快，則加速度必須立刻減小。根據(jù)這些考慮，可以針對三個階段導(dǎo)出急拉的下面切換序列：vhh*---(1.14)]]>其中和輸入信號ul,i加入各相位中。階段的持續(xù)時間被求得為△Ti=Tl,i-Tl,i-1與i=1，2，3。因此，在第一階段結(jié)束時的規(guī)劃的速度和加速度為：且在第二階段之后為：其中，假定ul,2為=0。最后，在第三階段之后，如下：對于切換時間Tl,i的精確計算，加速度約束最初被忽略，由此△T2＝0。由于這種簡化，的兩個剩余時間間隔的長度可以表示為如下：其中代表所實現(xiàn)的最大加速度。通過將（1.21）和（1.22）插入到（1.15）、（1.16）和（1.19）中，獲得方程系統(tǒng)，其可針對而求解?？紤]到最終獲得下式：符號由（1.21）和（1.22）中的△T1和△T3必須是正數(shù)的條件產(chǎn)生。在第二步驟中，和最大容許加速度klamax導(dǎo)致實際最大加速度：同樣，最終可以計算出實際發(fā)生的時間間隔△T1和△T3。它們由其中的（1.21）和（1.22）產(chǎn)生?，F(xiàn)在仍未知的時間間隔△T2由（1.17）和（1.19）確定為下式，其中，△T1和△T3由（1.21）和（1.22）確定其中由（1.15）產(chǎn)生切換時間可直接取自時間間隔：Tl，i＝Tl，i-1+ΔTi，i＝1，2，3.(1.26)可以用各自切換時間解析地計算要規(guī)劃的速度和加速度特性和應(yīng)當(dāng)提到的是，由切換時間規(guī)劃的軌跡經(jīng)常不完全運行，因為在到達(dá)切換時間Tl,3之前，會發(fā)生新的情況，從而發(fā)生重新規(guī)劃，且必須計算新的切換時間。如前所述，通過whh、vmax、amax或kl的變化，會發(fā)生新的情況。圖9示出了通過示例的方式借助于所提出的方法產(chǎn)生的軌跡。軌跡的過程包括兩種情況：其可由于（1.24）而發(fā)生。在第一種情況下，在時間t=1s時達(dá)到最大容許加速度，接著具有恒定定加速度的階段。在時間t=3.5s時發(fā)生第二種情況。在這里，由于手柄位置，不會完全達(dá)到最大容許加速度。其結(jié)果是，第一和第二切換時間重合，且△T2=0應(yīng)用。根據(jù)圖6，通過速度曲線的整合來計算相關(guān)聯(lián)的位置過程，其中在系統(tǒng)啟動時的位置由當(dāng)前從提升絞盤退繞的纜繩長度初始化。2提升絞盤的動驅(qū)動概念原則上，該驅(qū)動由兩種不同的操作模式組成：主動升沉補(bǔ)償，用于從具有自由懸掛負(fù)載的船移動中解耦垂直負(fù)載移動；和恒張力控制，用于在負(fù)載沉積在海床上時避免松弛的纜線。在深海提升期間，升沉補(bǔ)償最初是主動的。參考沉積操作的檢測，驅(qū)動切換至恒張力控制的切換。圖10示出了具有相關(guān)的參考和控制變量的整體概念。然后，兩種不同的操作模式中的每個也可能被實現(xiàn)，其中每個沒有其它操作模式。此外，如將在下面描述的，也可獨立于在船舶上使用起重機(jī)且獨立于主動升沉補(bǔ)償來使用恒張力模式。由于主動升沉補(bǔ)償，提升絞盤應(yīng)被驅(qū)動，使得絞盤移動補(bǔ)償纜繩懸掛點zah的垂直移動，且起重機(jī)操作員借助于在被認(rèn)為慣性的h坐標(biāo)系中的手柄來移動負(fù)載。為了確保驅(qū)動具有用于最小化補(bǔ)償誤差的所需預(yù)測行為，其以兩個自由度的結(jié)構(gòu)形式通過先導(dǎo)控制和穩(wěn)定部分來實施。先導(dǎo)控制借助于絞盤的平坦輸出由微分參數(shù)化來計算，并由用于移動負(fù)載的規(guī)劃軌跡和以及負(fù)補(bǔ)償移動的負(fù)軌跡和引起（參考圖10）。用和指定驅(qū)動動力和絞盤動力的系統(tǒng)輸出的所得目標(biāo)軌跡。它們代表用于絞盤移動的目標(biāo)位置、速度和加速度，從而用于纜繩的卷繞和退繞。在恒張力方面，負(fù)上的纜繩力載Fsl被控制為恒定量，以便避免松弛纜繩。因此，在此操作模式下手柄被停用，且在手柄信號基礎(chǔ)上規(guī)劃的軌跡不再被增加。絞盤的驅(qū)動反過來通過具有先導(dǎo)控制和穩(wěn)定部分的兩個自由度結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。確切的負(fù)載位置zl和負(fù)載上的纜繩力Fsl作為用于控制的測量量不可用，因為由于長的纜繩長度和較大深度，起重機(jī)吊鉤未配備傳感器單元。此外，沒有信息存在于懸浮負(fù)載的種類和形狀。因此，單個負(fù)載特定的參數(shù)（諸如負(fù)載質(zhì)量ml、質(zhì)量的流體動力增加的系數(shù)Ca、阻力系數(shù)Cd和浸漬的體積）一般不是已知的，因此負(fù)載位置的可靠估計在實踐中幾乎是不可能的。因此，僅退繞的纜繩長度ls和相關(guān)聯(lián)的速度以及在纜繩懸掛點Fc上的力作為用于控制的測量量是可用的。長度ls由取決于卷繞層jl的絞盤半徑rh(jl)和用增量編碼器測量的絞盤角度來間接地獲得。相關(guān)聯(lián)的纜繩速度可以由具有合適的低通濾波的數(shù)值微分來計算。借助于力測量引腳來檢測施加于纜繩懸掛點的纜繩力Fc。2.1主動升沉補(bǔ)償?shù)尿?qū)動圖11用電路框圖在頻率范圍內(nèi)示出了主動升沉補(bǔ)償?shù)奶嵘g盤的驅(qū)動。正如可以看到的，僅存在影響來自驅(qū)動Gh(s)的部分系統(tǒng)的纜繩長度和速度yh=ls和的反饋。結(jié)果，作用于纜繩系統(tǒng)Gs,z(s)的纜繩懸掛點的垂直移動的補(bǔ)償作為輸入干擾純粹發(fā)生，作為先導(dǎo)控制；纜繩和負(fù)載動力可被忽略。由于輸入干擾或絞盤移動的非完整補(bǔ)償，激勵了固有的纜繩動態(tài)，但在實踐中，可以假設(shè)所產(chǎn)生的負(fù)載移動在水中被大大衰減，且衰減非?？?。從校正變量Uh(s)到退繞纜繩長度Yh(s)的驅(qū)動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以近似為IT1系統(tǒng)，且結(jié)果為其中，絞盤半徑為rh(jl)。由于在相同的時間的系統(tǒng)輸出Yh(s)表示平面輸出，所以反相的先導(dǎo)控制F(s)將為并可以以如下的微分參數(shù)化的形式被寫入時域中（2.3）示出先導(dǎo)控制的參考軌跡必須是至少兩次穩(wěn)定微分。由穩(wěn)定性Ka(s)和絞盤系統(tǒng)Gh(s)組成的閉合電路的傳遞函數(shù)可以由圖11獲得通過忽略補(bǔ)償移動參考變量可以被近似為具有恒定或固定的手柄偏轉(zhuǎn)的斜坡形信號，因為在這種情況下，存在恒定的目標(biāo)速度為了避免這樣的參考變量的固定控制偏差，開鏈Ka(s)Gh(s)因此必須示出I2行為[9]。這可通過PID控制器實現(xiàn)，其中：0---(2.5)]]>因此，閉合電路如下：其中，κAHC,i的精確值取決于各自的時間常數(shù)Th來選擇。2.2沉積操作的檢測只要負(fù)載撞擊海床，就應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)從主動升沉補(bǔ)償?shù)胶銖埩刂频那袚Q。為了該目的，沉積操作的檢測是必要的（參考圖10）。對于相同的和隨后的恒張力控制，纜繩被近似為簡單的彈簧質(zhì)量元件。因此，作用在纜繩懸掛點上的力被近似計算如下：Fc＝kcΔlc，(2.7)其中，kc和△lc指定相當(dāng)于纜繩的彈性的彈簧常數(shù)和彈簧的偏差。對于后者，其適用于：可以根據(jù)以下定態(tài)觀測來確定等效彈簧常數(shù)kc。對于加載質(zhì)量mf的彈簧，它在固定的情況下適用于：kcΔlc＝mfg.(2.9)（2.8）的變換結(jié)果如下其中，參考（2.9）和（2.10）之間的系數(shù)比較，等效彈簧常數(shù)可以被讀取為在（2.9）中，也可以看出：在定態(tài)情況下，彈簧的偏差△lc受有效負(fù)載質(zhì)量me和纜繩的質(zhì)量的影響。這是由于這樣的事實引起：在彈簧中，懸掛質(zhì)量mf被假定為集中在一個點上。然而，纜繩質(zhì)量沿纜繩長度均勻分布，因此沒有完全加載彈簧。然而，纜繩的全部重量力μslsg包括在纜繩懸掛點上的力測量中。通過纜繩系統(tǒng)的該近似，現(xiàn)在可以得出在海床上的沉積操作的檢測條件。在休息時，作用在纜繩懸掛點上的力由退繞纜繩的重量力μslsg和負(fù)載質(zhì)量meg的有效重量力組成。因此，具有位于海床上的負(fù)載的所測量的力Fc約為Fc＝(me+μsls)g+ΔFc(2.12)其中ΔFc＝-kcΔls，(2.13)其中，△ls指定在到達(dá)海床之后纜繩退繞。從（2.13）中，隨后△ls與測量的力的變化成比例，因為在到達(dá)地面后負(fù)載位置是恒定的。參考（2.12）和（2.13），現(xiàn)在可導(dǎo)出檢測的以下條件，其必須同時滿足：·負(fù)彈簧力的減少必須小于閾值：·彈簧力的時間導(dǎo)數(shù)必須小于閾值：·起重機(jī)操作員必須降低負(fù)載。參考由手柄信號規(guī)劃的軌跡來檢查此條件：·為了避免沉浸到水中的錯誤檢測，最小纜繩長度必須退繞：ls＞ls，min.(2.17)負(fù)彈簧力△Fc的減少均相對于所測量的力信號Fc中的最后高點來計算。為了抑制測量噪聲和高頻干擾，力信號由相應(yīng)的低通濾波器進(jìn)行預(yù)處理。由于必須同時滿足條件（2.14）和（2.15），所以可排除由動態(tài)固有纜繩振蕩引起的錯誤檢測：由于動態(tài)固有纜繩振蕩的結(jié)果，力信號Fc振蕩，因此相對于最后高點的彈簧力的變化△Fc和彈簧力的時間導(dǎo)數(shù)具有移相。因此，通過閾值和的合適選擇，在動態(tài)固有纜繩振蕩的情況下，這兩個條件不能同時得到滿足。為了該目的，纜繩力的靜態(tài)部分必須下降，如同沉浸在水中或沉積到海床的情況下一樣。然而，通過條件（2.17）來防止對沉浸在水中的錯誤檢測。彈簧力的變化的閾值取決于如下的所測量的力信號的最后高點來計算：其中χ1<1和最大值被實驗性地確定?？筛鶕?jù)（2.7）的時間導(dǎo)數(shù)和如下的最大容許手柄速度klvmax來確定力信號的導(dǎo)數(shù)的閾值：兩個參數(shù)χ2<1和同樣被實驗性地確定。由于在恒張力控制中，施加力控制而不是位置控制，所以依賴作用于負(fù)載上的所有靜力Fl,stat的總和來將目標(biāo)力指定為參考變量。為了該目的，考慮已知的纜繩質(zhì)量μsls，在升沉補(bǔ)償?shù)南辔恢杏嬎鉌l,stat：Fl，stat＝Fc，stat-μslsg.(2.20)Fc,stat指定在纜繩懸掛點Fc所測量的力的靜力分量。其起源于所測量的力信號的相應(yīng)低通濾波。過濾得到的群延遲是沒有問題的，只是靜力分量受到關(guān)注，且時間延遲對其沒有顯著的影響。由作用于負(fù)載上的所有靜態(tài)的力的總和，考慮到額外作用在纜繩懸掛點上的纜繩的重量力，導(dǎo)出目標(biāo)力，如下所示：其中，在纜繩中產(chǎn)生的張力由起重機(jī)操作員指定為0<ps<1。為了避免參考變量的設(shè)定點跳躍，在沉積操作的檢測之后，實現(xiàn)從在檢測時當(dāng)前測量的力到實際目標(biāo)力的斜坡形的過渡。為了從海床拾取負(fù)載，起重機(jī)操作員對自由懸掛的負(fù)載手動執(zhí)行從恒張力模式到主動升沉補(bǔ)償?shù)淖兓?.3恒張力模式的驅(qū)動圖12以電路框圖示出頻率范圍內(nèi)的恒張力模式中的提升絞盤的實現(xiàn)的驅(qū)動。與圖11中所示的控制結(jié)構(gòu)相比，在這里纜繩系統(tǒng)的輸出Fc(s)（即在纜繩懸掛點上測量的力）被反饋而不是絞盤系統(tǒng)的輸出Yh(s)被反饋。根據(jù)（2.12），所測量的力Fc(s)由力的變化△Fc(s)和靜態(tài)重量力meg+μslsg組成，這在圖中被指定為M(s)。對于實際控制，纜繩系統(tǒng)又反過來為彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。兩個自由度的結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)控制F(s)與主動升沉補(bǔ)償中的一個相同的且分別由（2.2）和（2.3）給出。然而，在恒張力模式中，不添加手柄信號，這也就是為什么參考軌跡僅由用于補(bǔ)償移動的負(fù)目標(biāo)速度和加速度和組成。先導(dǎo)控制部最初又補(bǔ)償纜繩懸掛點的垂直移動然而，絞盤位置的直接穩(wěn)定性不受Yh(s)的反饋影響。這受所測量的力信號的反饋的間接影響。從圖12中獲得所測量的輸出Fc(s)如下其中，具有兩個傳遞函數(shù)其中，用于站立在地面上的負(fù)載的纜繩系統(tǒng)的傳遞函數(shù)由（2.12）產(chǎn)生：Gs，F(xiàn)(s)＝-kc.(2.25)如可由（2.22）得到，補(bǔ)償誤差Ea(s)可由穩(wěn)定的傳遞函數(shù)GCT,1(s)校正，且絞盤位置被間接穩(wěn)定。還是在這種情況下，控制器Ks(s)的要求由預(yù)期的參考信號引起，這在由來自（2.21）的恒定目標(biāo)力給出的過渡階段之后發(fā)生。為了避免與恒定參考變量的固定控制偏差，開鏈Ks(s)Gh(s)Gs,F(s)必須有I行為。由于絞盤的傳遞函數(shù)Gh(s)已經(jīng)隱含具有這樣的行為，所以這個要求可以通過P反饋實現(xiàn)，因此，它適用于：0.---(2.26)]]>