详情

原文传递一种面向变径缆的绞车控制系统及其控制方法

专利名称：	一种面向变径缆的绞车控制系统及其控制方法
摘要：	本发明涉及一种面向变径缆的绞车控制系统，包括配合完成缆绳放缆和收缆运动的丝杠机构和卷筒机构，还包括用于控制缆绳收放过程的控制机构，所述控制机构收集来自丝杠机构和卷筒机构的旋转角度信息及缆径信息，通过计算得到并存储缆绳的各项参数，同时向丝杠机构和卷筒机构反馈转速调节指令，同时本发明提供了一套利用本控制系统的控制方法，能实现丝杠机构和卷筒机构的同步控制，完成变径缆收放。本发明通过排缆丝杠和储缆卷筒实现变径缆的收缆和放缆操作，配套编码器和控制系统，自动测量、计算和控制，操作方便，控制精确，能广泛应用于各类需要收放变径缆的绞车设备上，同时不会产生排缆混乱的问题，能根据缆径变化合理排缆，工作稳定高效。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所)
发明人：	孙功武;毛英;顾轶超;罗升;吴海波;李新光
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010048575.6
公开号：	CN111186783A
代理机构：	无锡华源专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	聂启新
分类号：	B66D1/48;B66D1/74;B;B66;B66D;B66D1;B66D1/48;B66D1/74
申请人地址：	214082 江苏省无锡市滨湖区山水东路222号
主权项：	1.一种面向变径缆的绞车控制系统，其特征在于：包括用于控制缆绳(4)横向进给的丝杠机构(1)和用于控制缆绳(4)旋转缠绕的卷筒机构(2)，所述丝杠机构(1)和卷筒机构(2)配合完成缆绳(4)的放缆和收缆运动，还包括控制机构(3)，所述控制机构(3)收集来自丝杠机构(1)和卷筒机构(2)的旋转角度信息及缆径信息，通过计算得到并存储缆绳(4)的各项参数，同时向丝杠机构(1)和卷筒机构(2)反馈转速调节指令。 2.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统，其特征在于：所述丝杠机构(1)包括排缆丝杠(101)，所述排缆丝杠(101)上安装沿其直线运动的滑轮(102)，所述排缆丝杠(101)的一端安装用于调节排缆丝杠(101)转速的丝杠马达(103)，另一端安装用于传递排缆丝杠(101)旋转角度信息的丝杠编码器(104)，所述丝杠马达(103)上还连接丝杠双向比例阀(105)。 3.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统，其特征在于：所述卷筒机构(2)包括储缆卷筒(201)，储缆卷筒(201)与排缆丝杠(101)平行设置，沿储缆卷筒(201)的中心穿设转轴(2011)，所述转轴(2011)的一端安装用于驱动储缆卷筒(201)旋转的卷筒马达(202)，另一端安装用于传递卷筒马达(202)旋转角度信息的卷筒编码器(203)，所述卷筒马达(202)上还连接卷筒双向比例阀(204)。 4.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统，其特征在于：控制机构(3)包括与缆绳(4)接触安装的缆径检测模块(303)，所述控制机构(3)还包括控制器(301)和监控主机(302)，所述控制器(301)分别连接丝杠编码器(104)、卷筒编码器(203)和缆径检测模块(303)。 5.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统，其特征在于：所述缆径检测模块(303)包括上下相对设置的上滚轮(3032)和下滚轮(3031)，还包括用于固定上滚轮(3032)的上支架(3033)和用于固定下滚轮(3031)的下支架(3038)，所述上滚轮(3032)的中部穿设上连接轴(3035)，所述上滚轮(3032)通过上连接轴(3035)与上支架(3033)配合，所述下滚轮(3031)的中部穿设下连接轴(3037)，所述下滚轮(3031)通过下连接轴(3037)与下支架(3038)配合，所述上连接轴(3035)的轴心通过位移传感器(3036)与下连接轴(3037)的轴心固接，所述上连接轴(3035)的顶部安装弹簧(3034)，所述上连接轴(3035)通过弹簧(3034)与上支架(3033)抵接，所述上支架(3033)上开设用于容纳弹簧(3034)的空腔(3039)。 6.一种利用权利要求1所述面向变径缆的绞车控制系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：第一步：参数初始化；令k＝1，LD(1)＝d，layers＝1，turns(1)＝0，pd＝0，Δpd＝0，ps＝0，Δps＝0，L(1)＝0，Lall＝0；其中，k为缆绳(4)的段数； LD(1)为第一段缆绳(4)的缆径； d为系统初始时刻采集到的缆径； layers为储缆层数； turns(1)为第一层中储缆圈数； pd为缆绳(4)在储缆卷筒(201)上的累积横移距离； Δpd为pd的增量； ps为缆绳(4)在排缆丝杠(101)上的累积横移距离； Δps为ps的增量； L(1)为第一段缆长； Lall为总缆长；第二步：按设定的周期长度执行收缆或放缆操作，并检测缆径，若缆径发生变化，则跳转第三步，若缆径未发生变化，则跳转第四步；判断缆径是否发生变化的算法为：其中，d为当前始时刻采集到的缆径； LD(k)为第k段缆绳(4)的缆径；若满足上式则判断缆径未发生变化，若不满足上式则认为缆径发生了变化；第三步：更新缆绳(4)的段数和缆径；更新算法如下：其中，k为缆绳(4)的段数； LD(k)为第k段缆绳(4)的缆径； d为当前始时刻采集到的缆径；第四步：结合编码器反馈的数据，计算并存储储缆过程相关参数；计算参数的过程为： D(layers)＝D(layers-1)+LD(k)；其中，pd为缆绳(4)在储缆卷筒(201)上的累积横移距离； Δpd为pd的增量； Δnum为储缆卷筒运转角度的脉冲增量； N为编码器一圈脉冲数； LD(k)为第k段缆绳(4)的缆径； layers为储缆层数； int()为取整函数，为对向下取整； turns(k)为第k层中储缆圈数； Δturns(k)为第k层的储缆圈数增量； D(k)为第k层储缆卷筒(201)的外径； L(k)为第k段缆长； ΔL(k)为第k层缆长增量； π为圆周率； Lall为总缆长；第五步：计算和执行绞车转速控制；绞车转速控制还包括以下步骤： A、储缆卷筒(201)转速控制；此步骤需计算储缆卷筒(201)的转速，计算方法如下：其中，ω为储缆卷筒(201)的转速； Δnum为储缆卷筒(201)运转角度的脉冲增量； N为编码器一圈脉冲数； T为采样周期； B、同步控制；包含如下算法：其中，ps为缆绳(4)在排缆丝杠(101)上的累积横移距离； Δps为ps的增量； Δnum2为排缆丝杠(101)运转角度的脉冲增量； N为编码器一圈脉冲数； LC为丝杆螺纹距； C、排缆丝杠(101)转速控制；第六步：判断收缆或放缆操作是否结束，若结束，则跳转第七步，若未结束，则跳转第二步；第七步：结束收缆或放缆操作，输出第四步中存储的参数。 7.如权利要求6所述一种面向变径缆绞车控制系统的控制方法，其特征在于：所述第七步中输出的参数包括储缆层数，各层储缆圈数，缆绳(4)的段数，各缆径储缆长度以及当前总缆长。
所属类别：	发明专利