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原文传递折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质

专利名称：	折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质
摘要：	本发明公开了一种折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质，涉及海洋工程技术领域，方法包括：启动升沉补偿作业前，计算吊点防摆的水平目标位置；启动升沉补偿作业后，预测船舶目标时间内的升沉预测信息、横摇预测信息及纵摇预测信息；构建并根据二元非线性方程组计算主臂目标转角及折臂目标转角；根据垂向空间位置转换关系模型，计算液压绞车垂向所需主动补偿的目标位移；将主臂目标转角、折臂目标转角及目标位移作为跟踪目标，计算液压马达/泵、主臂液压缸及折臂液压缸的控制信号；根据控制信号驱动主臂、折臂及绞车工作。本发明可有效抵消横摇、纵摇运动对吊点水平位置的干扰，从根源上抑制负载的摆动趋势。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	中山大学
发明人：	谢鹏;陈昇琳;廖佳华;苏焱;吴诗贤
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-30T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202310799186.0
公开号：	CN117023421A
代理机构：	广州三环专利商标代理有限公司
代理人：	曹万菊
分类号：	B66C23/52;B66C13/16;B66C13/06;B66C23/68;B66C23/88;B;B66;B66C;B66C23;B66C13;B66C23/52;B66C13/16;B66C13/06;B66C23/68;B66C23/88
申请人地址：	510275 广东省广州市海珠区新港西路135号
主权项：	1.一种基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，包括：启动升沉补偿作业前，根据吊机初始姿态信息、吊机结构信息及基座位置计算吊点防摆的水平目标位置；启动升沉补偿作业后，根据船舶的实时升沉信息、实时横摇信息及实时纵摇信息预测船舶目标时间内的升沉预测信息、横摇预测信息及纵摇预测信息；根据所述横摇预测信息、纵摇预测信息、吊机初始姿态信息、吊机结构信息、基座位置及水平目标位置构建二元非线性方程组，并根据所述二元非线性方程组计算主臂目标转角及折臂目标转角；将所述主臂目标转角、折臂目标转角、升沉预测信息、横摇预测信息、纵摇预测信息、吊机初始姿态信息、吊机结构信息、基座位置及前一时刻吊点的垂向空间高度代入垂向空间位置转换关系模型，计算液压绞车垂向所需主动补偿的目标位移；将所述主臂目标转角、折臂目标转角及目标位移作为跟踪目标，计算液压马达/泵、主臂液压缸及折臂液压缸的控制信号；根据所述控制信号控制所述液压马达/泵、主臂液压缸及折臂液压缸分别驱动主臂、折臂及绞车工作。 2.如权利要求1所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，还包括构建基于船舶的空间直角坐标系，所述构建基于船舶的空间直角坐标系的步骤包括：将船舶的重心位置与大地固定坐标系的原点重合；将船艉指向船艏的方向作为x轴的正方向；将右舷指向左舷的方向作为y轴的正方向；将垂直于甲板向上的方向作为z轴的正方向。 3.如权利要求1所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，当折臂吊机运作至工作位置时，采集吊机初始姿态信息，所述吊机初始姿态信息包括塔身初始转角信息、主臂初始转角信息及折臂初始转角信息。 4.如权利要求1或3所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，所述根据吊机初始姿态信息、吊机结构信息及基座位置计算吊点防摆的水平目标位置的步骤包括：根据公式xf＝x1+L2sinθ1sinθ2+L3sinθ1sin(θ2+θ3)，计算折臂吊机吊点防摆的水平目标位置的x轴坐标xf，其中，x1为基座的x轴坐标，L2为主臂长度，L3为折臂长度，θ1为塔身初始转角，θ2为主臂初始转角，θ3为折臂初始转角；根据公式yf＝y1+L2cosθ1sinθ2+L3cosθ1sin(θ2+θ3)，计算折臂吊机吊点防摆的水平目标位置的y轴坐标yf，其中，y1为基座的y轴坐标。 5.如权利要求1所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，基于时间序列法或扩展卡尔曼滤波器，根据实时采集的实时升沉信息、实时横摇信息及实时纵摇信息预测船舶目标时间内的升沉预测信息、横摇预测信息及纵摇预测信息。 6.如权利要求1所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，所述二元非线性方程组为：其中，θ2d为主臂目标转角，θ3d为折臂目标转角，θp为横摇预测信息，φp为纵摇预测信息，θ1为塔身初始转角，θ2为主臂初始转角，θ3为折臂初始转角，L2为主臂长度，L3为折臂长度，x1为基座的x轴坐标，y1为基座的y轴坐标，xf为吊点防摆的水平目标位置的x轴坐标，yf为吊点防摆的水平目标位置的y轴坐标。 7.如权利要求1所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，所述垂向空间位置转换关系模型为：其中，Sd为液压绞车垂向所需主动补偿的目标位移，θ2d为主臂目标转角，θ3d为折臂目标转角，Shp为升沉预测信息，θp为横摇预测信息，φp为纵摇预测信息，θ1为塔身初始转角，L1为塔身长度，L2为主臂长度，L3为折臂长度，x1为基座的x轴坐标，y1为基座的y轴坐标，z1为基座的z轴坐标，zk为前一时刻吊点的垂向空间高度。 8.如权利要求1所述的基于二次调节液压驱动的折臂吊机防摆主动升沉补偿方法，其特征在于，根据控制精度要求，采用线性或非线性模型预测控制器在考虑非线性及约束性的前提下，计算液压马达/泵、主臂液压缸以及折臂液压缸的控制信号。 9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
所属类别：	发明专利