CN104930000A - 一种风电安装船高精度液压同步提升控制*** - Google Patents

一种风电安装船高精度液压同步提升控制*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种风电安装船高精度液压同步提升控制***，包括液压传动模块、液压控制模块和电气控制模块，液压传动模块包括底座、桩腿和四个液压传动组件，桩腿固定在底座上，该底座上方设置有耳座；液压传动组件包括结构相同的左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件，液压控制模块包括液压油箱、液压管路、空气过滤器、电动机、液压泵、单向阀、溢流阀、四个液压传动控制组件和四个液压插销控制组件，液压泵与电动机连接，液压泵的一端通过液压管路、空气过滤器与油箱相连，另一端通过液压管路与液压传动控制组件和液压插销控制组件连接。本发明克服了液压***的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力等问题，具有良好的应用前景。

Description

一种风电安装船高精度液压同步提升控制***
技术领域
本发明涉及自升式海洋安装工程平台技术领域，尤其涉及一种风电安装船高精度液压同步提升控制***，具体为自升式海洋安装工程平台桩腿的高精度传动控制方案。
背景技术
自升式海洋安装工程平台的桩腿传动方式包括齿轮齿条传动和液压传动两种类型。齿轮齿条传动结构简单、控制方便，圆柱形桩腿一般采用齿轮齿条传动，但齿条长期浸泡在海水中容易腐蚀，影响桩腿的使用寿命。液压传动常使用在多边形结构的桩腿上，液压传动部件全部安装在海平面以上，因此，不受海水侵蚀的影响，但由于液压***的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力、控制元件间的性能差异、各执行元件间负载的差异、***各组成部分的制造误差等因素的影响,将造成多执行机构的同步误差，从而使得整个控制***结构复杂，调试困难。
例如中国专利(申请号为201110079193.0)中公开了一种多桩腿升降机构的液压***，包括主油路、插销油路和控制油路，其中：所述主油路包括高压泵、M型机能三位四通电液换向阀、第一升降缸组和第二升降缸组；所述插销油路包括插销中压泵、两个Y型机能三位四通电磁换向阀、第一插销缸组和第二插销缸组；所述控制油路包括依次连接的控制中压泵、二位四通电磁换向阀和带单向阻尼的液动换向阀。该技术方案虽然改进了液压***的构成，但是仍然存在液压***的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力、控制元件间的性能差异、各执行元件间负载的差异、***各组成部分的制造误差等因素的影响,造成多执行机构的同步误差的问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的液压***的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力、控制元件间的性能差异、各执行元件间负载的差异、***各组成部分的制造误差等问题，本发明提供了一种风电安装船高精度液压同步提升控制***。
本发明采用的技术方案为：一种风电安装船高精度液压同步提升控制***，包括液压传动模块、液压控制模块和电气控制模块，其创新点在于：所述液压传动模块包括底座、桩腿和四个液压传动组件，桩腿固定在底座上，该底座上方设置有若干个耳座；所述液压传动组件包括结构相同的左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件，所述液压控制模块包括液压油箱、液压管路、空气过滤器、电动机、液压泵、单向阀、溢流阀、四个液压传动控制组件和四个液压插销控制组件，所述液压泵与电动机连接，所述液压泵的一端通过液压管路、空气过滤器与油箱相连，另一端通过液压管路与液压传动控制组件和液压插销控制组件连接。
在此基础上，所述左传动组件包括左行程传感油缸、左油缸、中间设置有圆孔的左滑块、上位销、下位销、左插销装置，该左插销装置包括支架、左插销油缸、插销；具体连接结构为：所述左行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与左油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，该左行程传感油缸和左油缸的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即左液压缸组；所述左行程传感油缸的左滑块通过上位销连接有活塞杆，所述左行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连，所述左油缸的活塞杆经上位销与左滑块相连，所述左油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述左插销装置中的支架与左滑块相连；所述左插销油缸安装在左滑块中间的圆孔内，实现在圆孔内左右移动；所述左插销油缸的活塞杆与支架相连，所述左插销油缸的缸体与插销相连。
在此基础上，所述后传动组件包括后行程传感油缸、后油缸、中间设置有圆孔的后滑块、上位销、下位销和后插销装置，该后插销装置包括支架、后插销油缸和插销，具体连接结构为：后行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与后油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，所述后行程传感油缸和后油缸的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即后液压缸组；所述后行程传感油缸的活塞杆经上位销与后滑块相连，所述后行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述后油缸的活塞杆通过上位销与后滑块相连，所述后油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述后插销装置中的支架与后滑块相连；所述后插销油缸安装在后滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；所述后插销油缸的活塞杆与支架相连，所述后插销油缸的缸体与插销相连。
在此基础上，所述右传动组件包括右行程传感油缸、右油缸、右滑块、上位销、下位销和右插销装置，该右插销装置由支架、右插销油缸和插销组成，具体连接结构为：右行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与右油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，右行程传感油缸和右油缸的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即右液压缸组；所述右行程传感油缸的活塞杆经上位销与右滑块相连，所述右行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述右油缸的活塞杆经上位销与右滑块相连，右油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述右插销装置中的支架与右滑块相连；所述右插销油缸安装在右滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内左右移动；所述右插销油缸的活塞杆与支架相连，右插销油缸的缸体与插销相连。
在此基础上，所述前传动组件包括前行程传感油缸、前油缸、前滑块、上位销、下位销和前插销装置，该前插销装置包括支架、前插销油缸和插销，具体连接结构为：前行程传感油缸的上油腔、下油腔分别与前油缸的上油腔、下油腔通过液压管路联通，所述前行程传感油缸和前油缸的上下油腔联通前形成一个液压缸组，即前液压缸组；所述前行程传感油缸的活塞杆经上位销与前滑块相连，所述前行程传感油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述前油缸的活塞杆经上位销与前滑块相连，所述前油缸的缸体经下位销与底座上的耳座相连；所述前插销装置中的支架与前滑块相连；所述前插销油缸安装在前滑块中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；所述前插销油缸的活塞杆与支架相连，所述前插销油缸的缸体与插销相连。
其中，左行程传感油缸、后行程传感油缸、右行程传感油缸、前行程传感油缸可以选择为内置超声式行程传感油缸。
在此基础上，所述液压传动控制组件分别包括左液压控制组件、后液压控制组件、右液压控制组件和前液压控制组件；左液压控制组件控制左传动组件，后液压控制组件控制后传动组件，右液压控制组件控制右传动组件，前液压控制组件控制前传动组件。
在此基础上，所述左液压控制组件包括左压力传感器、设置有4个端口的左换向阀、左调速阀、左调压阀，所述左调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，另一端通过左调速阀与左换向阀连接；所述左换向阀的一个端口与左调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与左液压缸组的上油腔相连，一个端口与左液压缸组的下油腔相连；左压力传感器通过液压管路连接在左液压缸组的上油腔上。
在此基础上，所述后液压控制组件包括后压力传感器、后换向阀、后调速阀和后调压阀，所述后调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端通过后调速阀与后换向阀连接；所述后换向阀的一个端口与后调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与后液压缸组的上油腔相连，一个端口与后液压缸组的下油腔相连，所述后压力传感器通过液压管路连接在后液压缸组的上油腔上。
在此基础上，所述右液压控制组件包括右压力传感器、右换向阀、右调速阀和右调压阀，所述右调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端通过右调速阀与右换向阀连接；所述右换向阀的一个端口与右调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与右液压缸组的上油腔相连，一个端口与右液压缸组的下油腔相连；所述右压力传感器通过液压管路连接在右液压缸组的上油腔上。
在此基础上，所述前液压控制组件包括前压力传感器、前换向阀、前调速阀、前调压阀，所述前调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端通过前调速阀与前换向阀连接；所述前换向阀的一个端口与前调速阀连接，一个端口与液压管路的回油管路连接，一个端口与前液压缸组的上油腔相连，一个端口与前液压缸组的下油腔相连；所述前压力传感器通过液压管路连接在前液压缸组的上油腔上；所述四个液压插销控制组件分别为左液压插销控制组件、后液压插销控制组件、右液压插销控制组件、前液压插销控制组件，所述左液压插销控制组件包括左插销油缸换向阀和左插销油缸调压阀，所述左插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与左插销油缸换向阀相连；所述左插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与左插销油缸的前油腔相连，一端与左插销油缸的后油腔相连；所述后液压插销控制组件包括后插销油缸换向阀和后插销油缸调压阀，所述后插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与后插销油缸换向阀相连；所述后插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与后插销油缸的前油腔相连，一端与后插销油缸的后油腔相连；所述右液压插销控制组件包括右插销油缸换向阀和右插销油缸调压阀，右插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与右插销油缸换向阀相连；所述右插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与右插销油缸的前油腔相连，一端与右插销油缸的右油腔相连；所述前液压插销控制组件包括前插销油缸换向阀和前插销油缸调压阀；前插销油缸调压阀的一端与液压管路的进油管路连接，一端与前插销油缸换向阀相连；所述前插销油缸换向阀的一端与在插销油缸调压阀相连，一端与液压管路的回油管路连接，一端与前插销油缸的前油腔相连，一端与前插销油缸的前油腔相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明针对自升式海洋安装工程平台同步提升液压***非线性、时变性、大负载变化等特点，采用了交叉耦合控制方式，即分成多组液压传动组件，且每组液压传动组件中的两个液压缸都以一个理想的输入为目标，进行实时跟踪控制；同时将两个执行元件的输出量进行比较，改善和提高同步提升闭环控制***的静动态精度。
(2)本发明的液压转动组件的结构设计，克服了传统液压***的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力、控制元件间的性能差异、各执行元件间负载的差异、***各组成部分的制造误差等因素的影响,将造成多执行机构的同步误差，从而使得整个控制***结构复杂，调试困难。
(3)本发明通过检测油缸上油腔的压力突变来判断桩腿是否接触海床，插桩或拔桩过程中，待插销或待拔销的滑块与带动桩腿运动的滑块同步运动，运动中实现插销或拔销工作，工作原理简单有效，精确度高，反应灵敏，且结构本身复杂度不高，具有广大的市场化前景。
(4)本发明通过调速阀调节桩腿运动速度，超过规定时间桩腿运动速度达不到指令值时通过调压阀调节液压缸组的工作压力来克服海床阻力，从而提高桩腿运动速度，设计合理巧妙，灵敏度高，自动化程度高，减少人力物力的投入，节约了人力和时间成本，具有非常高的实用价值。
附图说明
图1是本发明控制***整体结构的主视图；
图2是本发明控制***整体结构的A-A俯视图；
图3是本发明控制***整体结构的B-B俯视图；
图4是本发明液压插桩单元液压传动框图；
图5是IGA优化的海洋安装工程平台同步提升液压***模糊RBF神经网络控制***原理图；
图6是IGA优化RBF神经网络流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种风电安装船高精度液压同步提升控制***，包括液压传动模块、液压控制模块和电气控制模块，如图1、图2、图3不同视角所示：液压传动模块包括底座1、桩腿2和四个液压传动组件，桩腿2固定在底座1上，该底座1上方设置有4个耳座4；液压传动组件包括结构相同的左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件，液压控制模块包括液压油箱34、液压管路29、空气过滤器31、电动机30、液压泵32、单向阀28、溢流阀33、四个液压传动控制组件和四个液压插销控制组件，所述液压泵32与电动机30连接，液压泵32的一端通过液压管路29、空气过滤器31与油箱34相连，另一端通过液压管路29与液压传动控制组件和液压插销控制组件连接。
具体的，左传动组件包括左行程传感油缸3、左油缸10、中间设置有圆孔的左滑块6、上位销5、下位销26、左插销装置，该左插销装置包括支架7、左插销油缸8、插销9；具体连接结构为：左行程传感油缸3的上油腔、下油腔分别与左油缸10的上油腔、下油腔通过液压管路联通，该左行程传感油缸8和左油缸10的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即左液压缸组；左行程传感油缸3的左滑块6通过上位销5连接有活塞杆27，左行程传感油缸3的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连，左油缸10的活塞杆27经上位销5与左滑块6相连，左油缸10的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；左插销装置中的支架7与左滑块6相连；左插销油缸8安装在左滑块6中间的圆孔内，实现在圆孔内左右移动；左插销油缸8的活塞杆27与支架7相连，左插销油缸8的缸体与插销9相连。
后传动组件包括后行程传感油缸11、后油缸14、中间设置有圆孔的后滑块12、上位销5、下位销26和后插销装置，该后插销装置包括支架7、后插销油缸13和插销9，具体连接结构为：后行程传感油缸11的上油腔、下油腔分别与后油缸14的上油腔、下油腔通过液压管路联通，所述后行程传感油缸11和后油缸14的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即后液压缸组；后行程传感油缸11的活塞杆27经上位销5与后滑块12相连，后行程传感油缸11的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；后油缸14的活塞杆27通过上位销5与后滑块6相连，后油缸14的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；后插销装置中的支架7与后滑块12相连；后插销油缸13安装在后滑块12中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；后插销油缸13的活塞杆与支架7相连，后插销油缸13的缸体与插销9相连。
右传动组件包括右行程传感油缸15、右油缸18、右滑块16、上位销5、下位销26和右插销装置，该右插销装置由支架7、右插销油缸17和插销9组成，具体连接结构为：右行程传感油缸15的上油腔、下油腔分别与右油缸18的上油腔、下油腔通过液压管路联通，右行程传感油缸15和右油缸18的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即右液压缸组；右行程传感油缸15的活塞杆27经上位销5与右滑块16相连，右行程传感油缸15的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；右油缸18的活塞杆27经上位销5与右滑块6相连，右油缸18的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；右插销装置中的支架7与右滑块16相连；右插销油缸17安装在右滑块16中间的圆孔内，可以在圆孔内左右移动；右插销油缸17的活塞杆与支架7相连，右插销油缸17的缸体与插销9相连。
前传动组件包括前行程传感油缸19、前油缸22、前滑块21、上位销5、下位销26和前插销装置，该前插销装置包括支架7、前插销油缸20和插销9，具体连接结构为：前行程传感油缸19的上油腔、下油腔分别与前油缸22的上油腔、下油腔通过液压管路联通，前行程传感油缸19和前油缸22的上下油腔联通前形成一个液压缸组，即前液压缸组；前行程传感油缸19的活塞杆27经上位销5与前滑块21相连，前行程传感油缸19的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；所述前油缸22的活塞杆27经上位销5与前滑块6相连，前油缸22的缸体经下位销26与底座1上的耳座4相连；前插销装置中的支架7与前滑块21相连；所述前插销油缸20安装在前滑块21中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；前插销油缸20的活塞杆与支架7相连，前插销油缸20的缸体与插销9相连。
其中，左行程传感油缸3、后行程传感油缸11、右行程传感油缸15、前行程传感油缸19选择为内置超声式行程传感油缸。
上面提到的液压传动控制组件分别包括左液压控制组件、后液压控制组件、右液压控制组件和前液压控制组件；左液压控制组件控制左传动组件，后液压控制组件控制后传动组件，右液压控制组件控制右传动组件，前液压控制组件控制前传动组件。
左液压控制组件包括左压力传感器Y1、设置有4个端口的左换向阀F1、左调速阀S1、左调压阀J1，所述左调压阀J1的一端与液压管路29的进油管路连接，另一端通过左调速阀S1与左换向阀F1连接；所述左换向阀F1的一个端口与左调速阀S1连接，一个端口与液压管路29的回油管路连接，一个端口与左液压缸组的上油腔相连，一个端口与左液压缸组的下油腔相连；左压力传感器Y1通过液压管路29连接在左液压缸组的上油腔上。
后液压控制组件包括后压力传感器Y2、后换向阀F2、后调速阀S2和后调压阀J2，后调压阀J2的一端与液压管路29的进油管路连接，一端通过后调速阀S2与后换向阀F2连接；后换向阀F2的一个端口与后调速阀S2连接，一个端口与液压管路29的回油管路连接，一个端口与后液压缸组的上油腔相连，一个端口与后液压缸组的下油腔相连，后压力传感器Y2通过液压管路29连接在后液压缸组的上油腔上。
右液压控制组件包括右压力传感器Y3、右换向阀F3、右调速阀S3和右调压阀J3，右调压阀J3的一端与液压管路29的进油管路连接，一端通过右调速阀S3与右换向阀F3连接；右换向阀F3的一个端口与右调速阀S3连接，一个端口与液压管路29的回油管路连接，一个端口与右液压缸组的上油腔相连，一个端口与右液压缸组的下油腔相连；右压力传感器Y3通过液压管路29连接在右液压缸组的上油腔上。
前液压控制组件包括前压力传感器Y4、前换向阀F4、前调速阀S4、前调压阀J4，前调压阀J4的一端与液压管路29的进油管路连接，一端通过前调速阀S4与前换向阀F4连接；前换向阀F4的一个端口与前调速阀S4连接，一个端口与液压管路29的回油管路连接，一个端口与前液压缸组的上油腔相连，一个端口与前液压缸组的下油腔相连；前压力传感器Y4通过液压管路29连接在前液压缸组的上油腔上；四个液压插销控制组件分别为左液压插销控制组件、后液压插销控制组件、右液压插销控制组件、前液压插销控制组件，左液压插销控制组件包括左插销油缸换向阀F5和左插销油缸调压阀J5，左插销油缸调压阀J5的一端与液压管路29的进油管路连接，一端与左插销油缸换向阀F5相连；左插销油缸换向阀F5的一端与在插销油缸调压阀J5相连，一端与液压管路29的回油管路连接，一端与左插销油缸8的前油腔相连，一端与左插销油缸8的后油腔相连；后液压插销控制组件包括后插销油缸换向阀F6和后插销油缸调压阀J6，后插销油缸调压阀J6的一端与液压管路29的进油管路连接，一端与后插销油缸换向阀F6相连；后插销油缸换向阀F6的一端与在插销油缸调压阀J6相连，一端与液压管路29的回油管路连接，一端与后插销油缸13的前油腔相连，一端与后插销油缸13的后油腔相连；右液压插销控制组件包括右插销油缸换向阀F7和右插销油缸调压阀J7，右插销油缸调压阀J7的一端与液压管路29的进油管路连接，一端与右插销油缸换向阀F7相连；所述右插销油缸换向阀F7的一端与在插销油缸调压阀J7相连，一端与液压管路29的回油管路连接，一端与右插销油缸17的前油腔相连，一端与右插销油缸17的右油腔相连；前液压插销控制组件包括前插销油缸换向阀F8和前插销油缸调压阀J8；前插销油缸调压阀J8的一端与液压管路29的进油管路连接，一端与前插销油缸换向阀F8相连；所述前插销油缸换向阀F8的一端与在插销油缸调压阀J8相连，一端与液压管路29的回油管路连接，一端与前插销油缸20的前油腔相连，一端与前插销油缸20的前油腔相连。
本实施例的电气控制模块可以采用如下方案：包括开关量信号转换电路35、输入接口电路36、换向单元37、A/D转换单元38、数据线39、调压单元40、调速单元41、工业计算机42、电机控制装置44和上位机43，开关量信号转换电路35的输入端口与四个插销油缸的前、后油腔行程开关相连，输出端与输入接口电路36相连，A/D转换单元38的输入端口与四个压力传感器、四个内置式超声行程传感液压油缸的超声行程检测装置相连，输出端口与输入接口电路相连；输入接口电路的输入端分别与A/D转换单元38、开关量信号转换电路35的输出端相连，输入接口电路36的输出端与工业计算机42相连；工业计算机42的输入端口与输入接口电路36相连，输出端口分别与调压单元40、调速单元41、换向单元37的输入端口相连，工业计算机42的通信接口与上位机43相连；换向单元37的输入端与工业计算机42的输出端口相连，换向单元37的输出端口分别与四个液压缸组的三位四通电磁换向阀的线圈、四个插销油缸的三位四通电磁换向阀的线圈相连；调速单元41的输入端与工业计算机42的输出端口相连，调速单元41的输出端口与四个液压缸组的电磁调速阀线圈相连；调压单元40的输入端口与工业计算机42的输出端口相连，调压单元40的输出端口与四个液压缸组的电磁调压阀、四个插销油缸的电磁调压阀的线圈相连；电机控制装置44输入端与工业计算机42连接，输出端与电动机40连接。
下面结合图5、图6详细说明本发明方法和装置的细节和工作流程：
1、为满足海洋安装工程平台同步提升液压***实际面临的复杂海况，提高液压缸组同步跟踪的快速性和准确性，本发明应用模糊RBF神经网络控制器实时控制两液压缸的行程位置，控制器输入为两液压缸行程位置误差e及其变化e′，e是由左右两液压缸实测行程位置相比较求出，即e＝x-xr；e′为e的一阶微分，em为左油缸参考输出与右油缸实际输出位置信号的偏差，即em＝xm-xr；ωjk为第二层与第三层之间的连接权值；ωko为第三层与第四层之间的连接权值；yo(4)为网络第四层的输出。模糊RBF神经网络参数通过免疫遗传算法进行在线优化获得，从而使右油缸的实际行程位置能够准确跟踪左油缸行程位置的参考输出，也就是使差值e趋近于零。免疫遗传算法通过计算适应函数以求得最优参数解，通过在线调节适应参数，以改善两液压缸的同步提升控制性能。
2、根据海洋安装工程平台同步提升液压***实际运行的经验，可以得出如表1所示的模糊控制规则表，模糊RBF神经网络由输入层、模糊化层、模糊推理层及输出层构成，隐含层采用高斯型函数，输出层采用线性激活函数。功能上，网络的各层节点严格对应于模糊逻辑控制的模糊化、规则推理和解模糊三个步骤，因而具有明确的模糊逻辑意义。经过从模糊逻辑到神经网络结构的映射和结合，就可以将模糊逻辑最重要的参数即隶属函数的形状和位置以及模糊规则转化为神经网络的权重值，在此基础上便可利用神经网络的自学习、自适应能力来优化这些参数，最终实现优化模糊逻辑控制效果的目的。
表1 液压缸提升***模糊控制规则表
3、在海洋安装工程平台同步提升液压***中，免疫遗传算法的输入为左油缸参考输出与右油缸实际输出位置信号的偏差em。模糊RBF神经网络作为整个液压同步***的主控制器，再利用免疫遗传算法在线优化训练模糊神经网络控制器参数，具体优化参数包括：第二层与第三层之间的连接权值ωjk；第三层与第四层之间的连接权值ωko；第二层高斯函数的均值cij和标准差bij等。应用免疫遗传算法对该网络进行训练和调整参数，以寻求得到模糊控制中的最优化隶属函数和控制规则的全局组合控制效果，从而使得该控制方案对海洋安装工程平台同步提升液压***对参数变化、外界风、流、浪等扰动具有较强的鲁棒性。
IGA实现的具体步骤如下：
①初始化，风电安装船高精度液压同步提升的控制问题视为抗原，确定待优化变量ωjk，ωko，cij，bij。
②确定IGA运行参数：其中，群体规模Q＝160，交叉概率Pc＝0.60，变异概率Pm＝0.015。
③编码，标准遗传算法一般采用二进制编码，其搜索能力强，交叉变异计算方便，但需要频繁的编码与解码，计算量较大且精度不高。基于此，本研究采用精度更高，搜索空间更大的十进制编码，将待优化参量对应于抗体编码上的一个十进制数值，使得待优化参量的个数等于抗体编码长度。本***可选择(ωjk，ωko，cij，bij)为每一抗体所对应的网络结构参数，共有100组初始抗体。
④适应度计算，种群大小为160，运用IGA来搜索最优的模糊隶属函数参数cij、bij，计算每个抗体的适应度。由于进化总是朝着使适应度函数值增大的方向，因而适应度函数为构造目标函数倒数的形式，设抗体PS所对应的目标函数为网络能量函数ES，能量函数为***期望输出与实际输出之差的平方和。因目标函数为最小值问题，令适应度函数
F i t ( E s ) = 1 1 + c + 1 2 Σ i = 1 M ( U d i - U i ) 2 , c ≥ 0 c + E s ≥ 0
式中，c为目标函数界限的保守估计值，Udi和Ui分别为第i个训练样本在输出节点的期望输出和实际输出。
⑤免疫记忆机制，每代进化完成后，IGA从当前种群中选取适应度较高的抗体送入记忆库，以此保证记忆库中抗体具有较高适应度和良好的多样性，并从库中选取一部分抗体替代当前种群中最劣抗体，提高收敛速度。
⑥选择操作，计算当前种群中适应度值相近的抗体浓度，即抗体在群体中与其相似抗体所占的比例。当浓度一定时，适应度越大，抗体被选择的概率越大；当适应度一定时，抗体浓度越高，抗体被选择的概率越小，这样既可保留具有优秀适应度的抗体，又可抑制浓度过高的抗体，形成一种新的多样性保持策略。
⑦交叉和变异操作，按交叉概率Pc和变异概率Pm进行与标准遗传算法相同的交叉和变异操作。
⑧种群更新，对新一代种群循环以上操作不断提高群体最优抗体的适应度值和平均适应值，直至最优抗体达到规定的范围，同时满足所有的约束条件，迭代终止，输出结果，IGA算法结束。
本发明的控制***结合免疫遗传算法对控制器的各项参数进行同步寻优，所研究的控制策略能有效提高海洋安装工程平台同步提升液压***的动静态精度，并可使控制***具有较高的同步提升控制精度及较强的鲁棒性。当海洋安装工程平台在受到风、流、浪冲击以及船体自身负载变化等的干扰时，可以精确保证***提升的高度同步性。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风电安装船高精度液压同步提升控制***，包括液压传动模块、液压控制模块和电气控制模块，其特征在于：所述液压传动模块包括底座(1)、桩腿(2)和四个液压传动组件，桩腿(2)固定在底座(1)上，该底座(1)上方设置有若干个耳座(4)；所述液压传动组件包括结构相同的左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件，所述液压控制模块包括液压油箱(34)、液压管路(29)、空气过滤器(31)、电动机(30)、液压泵(32)、单向阀(28)、溢流阀(33)、四个液压传动控制组件和四个液压插销控制组件，所述液压泵(32)与电动机(30)连接，所述液压泵(32)的一端通过液压管路(29)、空气过滤器(31)与油箱(34)相连，另一端通过液压管路(29)与液压传动控制组件和液压插销控制组件连接。
2.根据权利要求1所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述左传动组件包括左行程传感油缸(3)、左油缸(10)、中间设置有圆孔的左滑块(6)、上位销(5)、下位销(26)、左插销装置，该左插销装置包括支架(7)、左插销油缸(8)、插销(9)；具体连接结构为：所述左行程传感油缸(3)的上油腔、下油腔分别与左油缸(10)的上油腔、下油腔通过液压管路联通，该左行程传感油缸(8)和左油缸(10)的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即左液压缸组；所述左行程传感油缸(3)的左滑块(6)通过上位销(5)连接有活塞杆(27)，所述左行程传感油缸(3)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连，所述左油缸(10)的活塞杆(27)经上位销(5)与左滑块(6)相连，所述左油缸(10)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述左插销装置中的支架(7)与左滑块(6)相连；所述左插销油缸(8)安装在左滑块(6)中间的圆孔内，实现在圆孔内左右移动；所述左插销油缸(8)的活塞杆(27)与支架(7)相连，所述左插销油缸(8)的缸体与插销(9)相连。
3.根据权利要求1所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述后传动组件包括后行程传感油缸(11)、后油缸(14)、中间设置有圆孔的后滑块(12)、上位销(5)、下位销(26)和后插销装置，该后插销装置包括支架(7)、后插销油缸(13)和插销(9)，具体连接结构为：后行程传感油缸(11)的上油腔、下油腔分别与后油缸(14)的上油腔、下油腔通过液压管路联通，所述后行程传感油缸(11)和后油缸(14)的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即后液压缸组；所述后行程传感油缸(11)的活塞杆(27)经上位销(5)与后滑块(12)相连，所述后行程传感油缸(11)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述后油缸(14)的活塞杆(27)通过上位销(5)与后滑块(6)相连，所述后油缸(14)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述后插销装置中的支架(7)与后滑块(12)相连；所述后插销油缸(13)安装在后滑块(12)中间的圆孔内，可以在圆孔内前后移动；所述后插销油缸(13)的活塞杆与支架(7)相连，所述后插销油缸(13)的缸体与插销(9)相连。
4.根据权利要求1所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述右传动组件包括右行程传感油缸(15)、右油缸(18)、右滑块(16)、上位销(5)、下位销(26)和右插销装置，该右插销装置由支架(7)、右插销油缸(17)和插销(9)组成，具体连接结构为：右行程传感油缸(15)的上油腔、下油腔分别与右油缸(18)的上油腔、下油腔通过液压管路联通，右行程传感油缸(15)和右油缸(18)的上下油腔联通后形成一个液压缸组，即右液压缸组；所述右行程传感油缸(15)的活塞杆(27)经上位销(5)与右滑块(16)相连，所述右行程传感油缸(15)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述右油缸(18)的活塞杆(27)经上位销(5)与右滑块(6)相连，右油缸(18)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述右插销装置中的支架(7)与右滑块(16)相连；所述右插销油缸(17)安装在右滑块(16)中间的圆孔内，可以在圆孔内左右移动；所述右插销油缸(17)的活塞杆与支架(7)相连，右插销油缸(17)的缸体与插销(9)相连。
5.根据权利要求1所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述前传动组件包括前行程传感油缸(19)、前油缸(22)、前滑块(21)、上位销(5)、下位销(26)和前插销装置，该前插销装置包括支架(7)、前插销油缸(20)和插销(9)，具体连接结构为：前行程传感油缸(19)的上油腔、下油腔分别与前油缸(22)的上油腔、下油腔通过液压管路联通，所述前行程传感油缸(19)和前油缸(22)的上下油腔联通前形成一个液压缸组，即前液压缸组；所述前行程传感油缸(19)的活塞杆(27)经上位销(5)与前滑块(21)相连，所述前行程传感油缸(19)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述前油缸(22)的活塞杆(27)经上位销(5)与前滑块(6)相连，所述前油缸(22)的缸体经下位销(26)与底座(1)上的耳座(4)相连；所述前插销装置中的支架(7)与前滑块(21)相连；所述前插销油缸(20)安装在前滑块(21)中间的圆孔内，实现在圆孔内前后移动；所述前插销油缸(20)的活塞杆与支架(7)相连，所述前插销油缸(20)的缸体与插销(9)相连。
6.根据权利要求1所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述液压传动控制组件分别包括左液压控制组件、后液压控制组件、右液压控制组件和前液压控制组件；左液压控制组件控制左传动组件，后液压控制组件控制后传动组件，右液压控制组件控制右传动组件，前液压控制组件控制前传动组件。
7.根据权利要求6所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述左液压控制组件包括左压力传感器(Y1)、设置有4个端口的左换向阀(F1)、左调速阀(S1)、左调压阀(J1)，所述左调压阀(J1)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，另一端通过左调速阀(S1)与左换向阀(F1)连接；所述左换向阀(F1)的一个端口与左调速阀(S1)连接，一个端口与液压管路(29)的回油管路连接，一个端口与左液压缸组的上油腔相连，一个端口与左液压缸组的下油腔相连；左压力传感器(Y1)通过液压管路(29)连接在左液压缸组的上油腔上。
8.根据权利要求6所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述后液压控制组件包括后压力传感器(Y2)、后换向阀(F2)、后调速阀(S2)和后调压阀(J2)，所述后调压阀(J2)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端通过后调速阀(S2)与后换向阀(F2)连接；所述后换向阀(F2)的一个端口与后调速阀(S2)连接，一个端口与液压管路(29)的回油管路连接，一个端口与后液压缸组的上油腔相连，一个端口与后液压缸组的下油腔相连，所述后压力传感器(Y2)通过液压管路(29)连接在后液压缸组的上油腔上。
9.根据权利要求6所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述右液压控制组件包括右压力传感器(Y3)、右换向阀(F3)、右调速阀(S3)和右调压阀(J3)，所述右调压阀(J3)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端通过右调速阀(S3)与右换向阀(F3)连接；所述右换向阀(F3)的一个端口与右调速阀(S3)连接，一个端口与液压管路(29)的回油管路连接，一个端口与右液压缸组的上油腔相连，一个端口与右液压缸组的下油腔相连；所述右压力传感器(Y3)通过液压管路(29)连接在右液压缸组的上油腔上。
10.根据权利要求6所述的风电安装船高精度液压同步提升控制***，其特征在于：所述前液压控制组件包括前压力传感器(Y4)、前换向阀(F4)、前调速阀(S4)、前调压阀(J4)，所述前调压阀(J4)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端通过前调速阀(S4)与前换向阀(F4)连接；所述前换向阀(F4)的一个端口与前调速阀(S4)连接，一个端口与液压管路(29)的回油管路连接，一个端口与前液压缸组的上油腔相连，一个端口与前液压缸组的下油腔相连；所述前压力传感器(Y4)通过液压管路(29)连接在前液压缸组的上油腔上；所述四个液压插销控制组件分别为左液压插销控制组件、后液压插销控制组件、右液压插销控制组件、前液压插销控制组件，所述左液压插销控制组件包括左插销油缸换向阀(F5)和左插销油缸调压阀(J5)，所述左插销油缸调压阀(J5)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端与左插销油缸换向阀(F5)相连；所述左插销油缸换向阀(F5)的一端与在插销油缸调压阀(J5)相连，一端与液压管路(29)的回油管路连接，一端与左插销油缸(8)的前油腔相连，一端与左插销油缸(8)的后油腔相连；所述后液压插销控制组件包括后插销油缸换向阀(F6)和后插销油缸调压阀(J6)，所述后插销油缸调压阀(J6)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端与后插销油缸换向阀(F6)相连；所述后插销油缸换向阀(F6)的一端与在插销油缸调压阀(J6)相连，一端与液压管路(29)的回油管路连接，一端与后插销油缸(13)的前油腔相连，一端与后插销油缸(13)的后油腔相连；所述右液压插销控制组件包括右插销油缸换向阀(F7)和右插销油缸调压阀(J7)，右插销油缸调压阀(J7)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端与右插销油缸换向阀(F7)相连；所述右插销油缸换向阀(F7)的一端与在插销油缸调压阀(J7)相连，一端与液压管路(29)的回油管路连接，一端与右插销油缸(17)的前油腔相连，一端与右插销油缸(17)的右油腔相连；所述前液压插销控制组件包括前插销油缸换向阀(F8)和前插销油缸调压阀(J8)；前插销油缸调压阀(J8)的一端与液压管路(29)的进油管路连接，一端与前插销油缸换向阀(F8)相连；所述前插销油缸换向阀(F8)的一端与在插销油缸调压阀(J8)相连，一端与液压管路(29)的回油管路连接，一端与前插销油缸(20)的前油腔相连，一端与前插销油缸(20)的前油腔相连。
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