專利名稱：一種主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于船舶海上補(bǔ)給時(shí)的波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，特別提供一種三自由度的主動(dòng)
式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
船舶在海上航行或作業(yè)時(shí)，消耗的物資需要在海上得到不間斷的補(bǔ)給。在有風(fēng)浪 的情況下，海浪的起伏會(huì)引起補(bǔ)給船和被補(bǔ)給船之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果使用常規(guī)的船用起 重機(jī)進(jìn)行海上補(bǔ)給時(shí)，可能會(huì)因?yàn)闆_擊和碰撞引發(fā)嚴(yán)重事故。波浪補(bǔ)償系統(tǒng)就是針對(duì)海上 補(bǔ)給提出的，它通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)補(bǔ)償兩船的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物資的安全吊裝補(bǔ)給。因此， 波浪補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)提高海上補(bǔ)給作業(yè)的安全性、高效性和可靠性具有重要意義和應(yīng)用價(jià)值。
波浪使船舶上下運(yùn)動(dòng)，引起吊繩上載重的變化。根據(jù)補(bǔ)償環(huán)節(jié)發(fā)生在載重變化的 前后順序，波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃楸粍?dòng)式和主動(dòng)式兩大類。被動(dòng)式補(bǔ)償控制系統(tǒng)是 在載重發(fā)生變化后，根據(jù)載重的變化大小來(lái)調(diào)節(jié)控制參數(shù)，載重變化通常是總載重的8% 12%，因此控制系統(tǒng)體積比較龐大、操作和維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)操作人員的技能要求高。而主 動(dòng)式補(bǔ)償控制系統(tǒng)根據(jù)兩船的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)控制參數(shù)，載重變化通常是總載重的 1% 2%，因此控制系統(tǒng)體積小、智能化程度高、操作容易，是波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)的重要發(fā) 展方向。 目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)的研究主要集中在被動(dòng)式補(bǔ)償方式，比如氣液 混合型補(bǔ)償系統(tǒng)、隨動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，缺乏主動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)的研制，而國(guó)外主動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)主要 采用反饋控制。由于海浪運(yùn)動(dòng)隨機(jī)性強(qiáng)，導(dǎo)致單純的反饋控制難以提高補(bǔ)償精度。如果能 夠提前預(yù)測(cè)海浪的運(yùn)動(dòng)，則可以大大提高補(bǔ)償精度。為此，迫切需要一種反饋控制和預(yù)測(cè)前 饋控制相結(jié)合的新型主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種船舶海上補(bǔ)給時(shí)可以明顯提高波浪補(bǔ)償速度和精度的主動(dòng)式波 浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)。 本發(fā)明的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，包括船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊、DSP控制模塊和 執(zhí)行模塊；其中運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊包括加速度傳感器、傾角傳感器、第一旋轉(zhuǎn)編碼器、第二 旋轉(zhuǎn)編碼器以及信號(hào)調(diào)理電路，執(zhí)行模塊包括主、副液壓伺服系統(tǒng)和差動(dòng)式行星傳動(dòng)巻揚(yáng) 機(jī)；所述加速度傳感器、傾角傳感器用于檢測(cè)船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)并通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路輸入DSP
控制模塊，第一旋轉(zhuǎn)編碼器、第二旋轉(zhuǎn)編碼器分別檢測(cè)主、副液壓伺服系統(tǒng)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，并
通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路輸入DSP控制模塊計(jì)算重物的下放速度，DSP控制模塊向主、副液壓伺服
系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，由主、副液壓伺服系統(tǒng)控制差動(dòng)式行星傳動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)吊放重物。 本發(fā)明的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，包括如下過(guò)程傳感器檢測(cè)兩船和重物的運(yùn)
動(dòng)參數(shù)，控制模塊根據(jù)這些實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算補(bǔ)償?shù)乃俣却笮?，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)作
用在主液壓伺服系統(tǒng)上進(jìn)行反饋控制；同時(shí)，控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)船舶未來(lái)短期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行主動(dòng)預(yù)測(cè)，計(jì)算出補(bǔ)償速度的修正量，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)作用在副 液壓伺服系統(tǒng)上進(jìn)行前饋控制；反饋控制的補(bǔ)償速度和前饋控制的修正補(bǔ)償速度通過(guò)差動(dòng) 式行星傳動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)完成速度的合成，實(shí)現(xiàn)對(duì)吊繩的控制，保持重物下放與被補(bǔ)給船之間的 相對(duì)速度恒定，最終完成主動(dòng)式波浪補(bǔ)償功能。 本發(fā)明具有如下特點(diǎn)一是反饋控制和前饋控制方式相結(jié)合；二是通過(guò)檢測(cè)和預(yù) 測(cè)船舶的運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)重物下放速度的主動(dòng)式補(bǔ)償；三是利用傾角傳感器將船舶橫傾和縱 傾運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為升沉方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橫傾、縱傾和升沉三個(gè)自由度的波浪補(bǔ)償；四是利用差 動(dòng)式行星傳動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反饋控制和前饋控制的速度合成。


圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)示意圖。 圖2是本發(fā)明速度補(bǔ)償控制基本過(guò)程。 圖3是本發(fā)明硬件設(shè)計(jì)框圖。 圖4是本發(fā)明中橫傾和縱傾運(yùn)動(dòng)引起的升沉方向速度示意圖。 圖5是本發(fā)明中傾角傳感器與DSP連接示意圖。 圖6是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)編碼器與DSP連接示意圖。 圖7是本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 圖8是本發(fā)明中模糊PID控制示意圖。 圖9、圖IO分別是本發(fā)明中模糊控制量隸屬度函數(shù)示意圖。 圖11是本發(fā)明中差動(dòng)式行星輪系示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)如圖1所示，包括船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊、DSP 控制模塊和執(zhí)行模塊；其中運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊包括加速度傳感器、傾角傳感器、第一旋轉(zhuǎn)編 碼器、第二旋轉(zhuǎn)編碼器以及信號(hào)調(diào)理電路，執(zhí)行模塊包括主、副液壓伺服系統(tǒng)和差動(dòng)式行星 傳動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)；所述加速度傳感器、傾角傳感器用于檢測(cè)船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)并通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路 輸入DSP控制模塊，第一旋轉(zhuǎn)編碼器、第二旋轉(zhuǎn)編碼器分別檢測(cè)主、副液壓伺服系統(tǒng)的馬達(dá) 轉(zhuǎn)速，并通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路輸入DSP控制模塊計(jì)算重物的下放速度，DSP控制模塊向主、副 液壓伺服系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，由主、副液壓伺服系統(tǒng)控制差動(dòng)式行星傳動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)裝卸重物 (由滑輪吊放)。 信號(hào)調(diào)理電路用于對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理，并將其轉(zhuǎn)化為滿足DSP控 制器輸入要求的電信號(hào)。DSP控制模塊用于讀取傳感器數(shù)據(jù)、執(zhí)行反饋和前饋控制算法、輸 出控制量。 本發(fā)明的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制包括如下過(guò)程利用加速度傳感器檢測(cè)船舶升沉方 向的加速度，再通過(guò)時(shí)間積分計(jì)算升沉方向的速度；利用傾角傳感器檢測(cè)船舶甲板的橫傾 和縱傾角度，計(jì)算橫傾和縱傾運(yùn)動(dòng)造成的升沉方向上位移變化，再對(duì)該位移進(jìn)行微分計(jì)算 升沉方向的速度，上述三個(gè)速度合成為船舶最終升沉方向的速度；旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)主、副液 壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)該轉(zhuǎn)速計(jì)算重物下放的速度；反饋控制算法根據(jù)船舶升沉方向運(yùn)動(dòng)速 度和和重物下放速度計(jì)算補(bǔ)償?shù)乃俣却笮?，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)作用在主液壓伺服系統(tǒng)上。
4同時(shí)，預(yù)測(cè)控制算法根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)船舶未來(lái)短期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行主動(dòng)預(yù)測(cè)，
計(jì)算出補(bǔ)償速度的修正量，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)作用在副液壓伺服系統(tǒng)上。最終，反饋控制的
補(bǔ)償速度和前饋控制的修正補(bǔ)償速度通過(guò)差動(dòng)式行星傳動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)進(jìn)行速度合成，實(shí)現(xiàn)對(duì)吊
繩的控制，保持重物下放與被補(bǔ)給船之間的相對(duì)速度恒定，完成主動(dòng)式波浪補(bǔ)償功能。
本發(fā)明進(jìn)一步的說(shuō)明如下 1)"反饋+預(yù)測(cè)"控制速度補(bǔ)償基本過(guò)程 如圖2所示，記補(bǔ)給船和被補(bǔ)給船升沉方向?qū)嶋H的運(yùn)動(dòng)速度分別為vA和Ve、預(yù)測(cè) 的運(yùn)動(dòng)速度分別為v' A和v' B，補(bǔ)給船和被補(bǔ)給船之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為vBA，起重機(jī)補(bǔ)
給速度為Vs，重物下放速度為VM，無(wú)補(bǔ)償和有補(bǔ)償時(shí)重物相對(duì)被補(bǔ)給船的速度分別為Vbm和
v'，則補(bǔ)給系統(tǒng)在無(wú)速度補(bǔ)償時(shí)有 VBM = VM - VB "S+WA-VB-VB (1)
+ VBA 假設(shè)補(bǔ)給系統(tǒng)允許的兩船相對(duì)速度為v。，則有補(bǔ)償時(shí)的速度補(bǔ)償目標(biāo)為 V' BM = V。 (2) 設(shè)補(bǔ)償速度為v"補(bǔ)償后重物速度v' m，則加入速度補(bǔ)償后的重物速度為 V' M = VS+VC+VA+V' A (3) 重物相對(duì)被補(bǔ)給船的速度為 V;m-V"-Vb = Vs + Vc + VA + V'A - VB - VB "S+VC+VBA (4) 根據(jù)式(2)速度補(bǔ)償要求，可得到補(bǔ)償速度與船舶升沉運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系為
Vc = V。-VS_VBA (5) 根據(jù)式(5)就可以實(shí)現(xiàn)升沉方向的波浪補(bǔ)償功能。
2)主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 對(duì)主動(dòng)式波浪補(bǔ)償過(guò)程來(lái)說(shuō)，控制響應(yīng)時(shí)間是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，它必須滿足 補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間小于波浪運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。為此，控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)快速的傳感器信號(hào) 檢測(cè)和高速的控制量計(jì)算。如圖3所示，本發(fā)明的硬件設(shè)計(jì)以DSP芯片TMS320LF2407A作為 控制核心，外部硬件包括高精度加速度傳感器、傾角傳感器和第一、第二旋轉(zhuǎn)編碼器，信號(hào) 調(diào)理電路，高速同步串口 D/A轉(zhuǎn)換電路和控制面板。本發(fā)明利用DSP豐富的配置資源和高 速的運(yùn)算速度，方便快速地獲取傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)快速準(zhǔn)確的檢測(cè)；同時(shí)， 實(shí)時(shí)運(yùn)行反饋控制和預(yù)測(cè)控制算法，通過(guò)D/A接口輸出控制量。 本發(fā)明目的是實(shí)現(xiàn)垂直方向上的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償，因此需要對(duì)船舶垂直方向的運(yùn) 動(dòng)速度進(jìn)行檢測(cè)。船舶垂直方向的運(yùn)動(dòng)由直接的升沉運(yùn)動(dòng)、橫傾和縱傾引起的間接升沉運(yùn) 動(dòng)疊加而成。直接的升沉運(yùn)動(dòng)速度通過(guò)對(duì)加速度傳感器信號(hào)進(jìn)行積分得到；間接的升沉 運(yùn)動(dòng)速度利用傾角傳感器進(jìn)行檢測(cè)，如圖4所示，記船舶重心位置為0，重物的下放位置為 0' ，0-0'間距離為d，傾角傳感器角度為a，a為重物的幾何尺寸，則由三角形公式可得到 升沉方向的位移為h = (d+a) Xtga ，對(duì)該位移進(jìn)行微分即可得到橫傾或縱傾引起的升沉運(yùn)動(dòng)速度。本發(fā)明利用DSP定時(shí)器1的中斷方式，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換讀取加速度傳感器數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中傾角傳感器的輸出為SCI串口輸出，輸出形式為RS232格式電平，與DSP 中SCI輸入接口的TTL電平不兼容，因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。圖5是本發(fā)明中傾角傳感器 與DSP的連接示意圖，采用Maxim公司的MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，傾角傳感器的SCI端 口通過(guò)MAX232與DSP的SCI端口相連，通過(guò)設(shè)置DSP中與SCI端口相關(guān)的寄存器，即可獲 取傾角傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，再對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到傾斜角度。 主、副伺服系統(tǒng)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速利用旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)檢測(cè)，本發(fā)明采用的光電式旋 轉(zhuǎn)編碼器輸出為脈沖輸出，輸出形式為RS422格式電平，與DSP中QEP模塊輸入接口的TTL 電平不兼容，因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。圖6是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)編碼器與DSP的連接示意圖，采 用Maxim公司的MAX490芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，A、B分別為相位相差90°的兩路輸出。旋轉(zhuǎn)編 碼器通過(guò)MAX490與DSP相連。本發(fā)明利用DSP定時(shí)器3和QEP模塊實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和 轉(zhuǎn)向檢測(cè)，首先設(shè)置DSP中與QEP模塊相關(guān)的寄存器；然后啟動(dòng)定時(shí)器3，在一定時(shí)間內(nèi)對(duì) QEP進(jìn)行計(jì)數(shù)和辨向；最后對(duì)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到轉(zhuǎn)速大小和方向，并關(guān)閉定時(shí)器3。
3)波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)的控制流程 本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示，主要包括重物與被補(bǔ)給船相對(duì)速度的反饋控 制和船舶運(yùn)動(dòng)速度預(yù)測(cè)的前饋控制。本發(fā)明中反饋控制采用了模糊PID控制算法，前饋控 制采用了自回歸(AR)模型預(yù)測(cè)控制算法。 模糊PID反饋控制如圖8所示，模糊PID反饋控制的關(guān)鍵是確定模糊控制規(guī)則。 記輸入偏差為E，偏差變化為Ee = dE/dt，本發(fā)明選取偏差絕對(duì)值|E|和偏差變化絕對(duì)值 E。|為輸入語(yǔ)義變量，值域?yàn)閧大(B)，中(M)，小(SM，其隸屬函數(shù)如圖9、圖10所示，分別
記作ube {IE I} ， ume {IE I} ， use {IE I} ， ubec {I Ec I} ， u匿{I Ec |} ， usec {| Ec |}。為了滿足在不同| E 和|E。|時(shí)良好的動(dòng)靜態(tài)控制性能，且計(jì)算量小易于在DSP中實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明根據(jù)|E|和|E。| 的不同狀態(tài)將其分成下面i) v)五種狀態(tài)i) |E| = B ;ii) |E| = M且|Ec| = B ;iii) |E| = M且|Ec| = M ;
iv) |E| = M且|EC| = S ;v) |E| = S。
每種狀態(tài)的隸屬度可用下面i) v)式計(jì)算
i)uJlEl， |EC|) =ube(|E|) ;ii) u2(|E|， |Ec|)=
iii)u3(|E|， |EC|) = ume(|E|) A umec(|E( ume (IE I) A usec I Ec I);
v)u5(|E|， |Ec|):
然后根據(jù)實(shí)際的
ume (IE I) A ubec (I Ec );iv) u4(|E|:
Ecl)
=use (IE I)。 E|禾P |EC|勁 三個(gè)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)模糊PID反饋控制c
t值，可由式(6)在線整定出PID控制的Kp， KpK。
2>,(間權(quán)1)
6<formula>formula see original document page 7</formula> ，5)為參數(shù)Kp、K工和KD在不同狀態(tài)下的加權(quán)值，可 式中Kpi、Ku禾卩KM(i = 1，2， 利用常規(guī)PID參數(shù)整定法來(lái)確定。 AR模型預(yù)測(cè)前饋控制本發(fā)明的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償系統(tǒng)固有時(shí)滯性強(qiáng)，要求預(yù)測(cè)步 長(zhǎng)較長(zhǎng)、精度高和實(shí)時(shí)性好，為此本發(fā)明采用了基于AR(p)模型的船舶運(yùn)動(dòng)速度預(yù)測(cè)方法。 假設(shè){x(n)}， (n= 1， ...， N)為船舶升沉運(yùn)動(dòng)速度的觀測(cè)序列，則船舶升沉運(yùn)動(dòng)的p階 AR(p)模型可表示為<formula>formula see original document page 7</formula>
式中，a。 為高斯白噪聲。 基于AR(p)模型的艦船升沉運(yùn)速度預(yù)測(cè)步驟可概括為
St印l)對(duì)觀測(cè)序列進(jìn)行預(yù)處理，包括零均值、歸一化；
St印2)采用常用快速定階遞推算法確定模型的階次p ;
St印3)采用常用遞推最小二乘法估計(jì)模型的參數(shù)& ;
St印4) 一步預(yù)測(cè)結(jié)果為
<formula>formula see original document page 7</formula>St印5)設(shè)預(yù)測(cè)步數(shù)為l，依此類推，當(dāng)預(yù)測(cè)步數(shù)1 < 1 < p時(shí)，把部分預(yù)測(cè)結(jié)果作 J值用于后步預(yù)測(cè)，則1步預(yù)測(cè)結(jié)果為<formula>formula see original document page 7</formula>當(dāng)預(yù)測(cè)步數(shù)1 > P時(shí)，把全部預(yù)測(cè)結(jié)果作為觀測(cè)值用于后步預(yù)測(cè)，則1步預(yù)測(cè)結(jié)果 <formula>formula see original document page 7</formula>
最終，控制算法根據(jù)速度反饋量和預(yù)測(cè)量分別產(chǎn)生控制輸出量，再通過(guò)外部D/A 轉(zhuǎn)換芯片DAC7731輸出模擬電壓，作用在主、副液壓伺服系統(tǒng)上。
4)反饋和前饋控制的速度合成 本發(fā)明中反饋和前饋控制的速度合成通過(guò)圖11所示的差動(dòng)式行星輪系來(lái)實(shí)現(xiàn) 的，由太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈和行星架三個(gè)構(gòu)件組成，其中a為太陽(yáng)輪，將其作為反饋控制輸入，b 為內(nèi)齒圈，將其作為預(yù)測(cè)控制輸入，c為行星輪，H為行星架作為合成速度輸出，0、0。為齒輪 的圓心。 記三個(gè)構(gòu)件的齒數(shù)分別為Za、Zl^P zH，定軸輪系部分的傳動(dòng)比為u。，反饋控制轉(zhuǎn)速、 預(yù)測(cè)控制轉(zhuǎn)速和合成輸出轉(zhuǎn)速分別為na、 nb和nH，則有如下關(guān)系式一 Wa _ M0 可見(jiàn)，合成輸出的轉(zhuǎn)速 大小和方向由反饋和預(yù)測(cè)控制轉(zhuǎn)速確定，最終作用在巻 揚(yáng)機(jī)上，補(bǔ)償重物的下放速度。 綜上所述，利用本發(fā)明控制系統(tǒng)和裝置，用戶只需在控制面板上通過(guò)簡(jiǎn)單的按鈕 控制，就可以實(shí)現(xiàn)船舶升沉、橫傾和縱傾三個(gè)自由度的主動(dòng)式波浪補(bǔ)償，降低了對(duì)操作人員 技術(shù)水平的依賴性。
權(quán)利要求
一種主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征是包括船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊、DSP控制模塊和執(zhí)行模塊；其中運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊包括加速度傳感器、傾角傳感器、第一旋轉(zhuǎn)編碼器、第二旋轉(zhuǎn)編碼器以及信號(hào)調(diào)理電路，執(zhí)行模塊包括主、副液壓伺服系統(tǒng)和差動(dòng)式行星傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)；所述加速度傳感器、傾角傳感器用于檢測(cè)船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)并通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路輸入DSP控制模塊，第一旋轉(zhuǎn)編碼器、第二旋轉(zhuǎn)編碼器分別檢測(cè)主、副液壓伺服系統(tǒng)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，并通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路輸入DSP控制模塊計(jì)算重物的下放速度，DSP控制模塊向主、副液壓伺服系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，由主、副液壓伺服系統(tǒng)控制差動(dòng)式行星傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)吊放重物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種主動(dòng)式波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，包括船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊、DSP控制模塊和執(zhí)行模塊；其中運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)模塊包括加速度傳感器、傾角傳感器、第一旋轉(zhuǎn)編碼器、第二旋轉(zhuǎn)編碼器以及信號(hào)調(diào)理電路，執(zhí)行模塊包括主、副液壓伺服系統(tǒng)和差動(dòng)式行星傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。本發(fā)明具有如下特點(diǎn)一是反饋控制和前饋控制方式相結(jié)合；二是通過(guò)檢測(cè)和預(yù)測(cè)船舶的運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)重物下放速度的主動(dòng)式補(bǔ)償；三是利用傾角傳感器將船舶橫傾和縱傾運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為升沉方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橫傾、縱傾和升沉三個(gè)自由度的波浪補(bǔ)償；四是利用差動(dòng)式行星傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反饋控制和前饋控制的速度合成。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101713982SQ20091004470
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者何平, 徐小軍, 李岳, 胡永攀, 董睿, 陳仲生, 陳循, 陶利民 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)