CN117023421A - 折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质 - Google Patents
折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117023421A CN117023421A CN202310799186.0A CN202310799186A CN117023421A CN 117023421 A CN117023421 A CN 117023421A CN 202310799186 A CN202310799186 A CN 202310799186A CN 117023421 A CN117023421 A CN 117023421A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crane
- folding arm
- information
- rotation angle
- arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 12
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 21
- 230000009471 action Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- VXUOFDJKYGDUJI-OAQYLSRUSA-N 1-myristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C VXUOFDJKYGDUJI-OAQYLSRUSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
- B66C23/18—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes
- B66C23/36—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes mounted on road or rail vehicles; Manually-movable jib-cranes for use in workshops; Floating cranes
- B66C23/52—Floating cranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
- B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/16—Applications of indicating, registering, or weighing devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
- B66C23/62—Constructional features or details
- B66C23/64—Jibs
- B66C23/68—Jibs foldable or otherwise adjustable in configuration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
- B66C23/88—Safety gear
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质。
背景技术
实际海洋工程应用中，作业船舶在海流、潮汐、风浪等复杂海况的联合作用下，不可避免地会产生纵向、横向和垂直方向上的六自由度运动，分别为沿三个坐标轴方向的横荡、纵荡、垂荡运动以及绕三个坐标轴旋转的艏摇、横摇、纵摇运动。近年来，随着动力定位***的普遍应用，船舶在海上作业过程中的横荡、纵荡以及艏摇运动得到了有效抑制，却仍无法有效解决垂荡、横摇、纵摇运动对船舶海上作业造成的干扰。因此，针对于运动幅度最大的垂荡运动，采用主动式升沉补偿设备对负载与支持平台间的牵连运动进行解耦，逐渐成为了各企业、院校的重点研究课题。
然而，船艉A型架或船载折臂吊机在执行升沉补偿动作的过程中，船舶的横摇与纵摇运动将严重影响负载吊点的空间水平位置，从而导致起重负载连同绳缆绕吊点往返摆动，显著降低升沉补偿精度，同时对诸如：海上物资补给转运、海洋油气开发、海底矿产勘探开采以及载人潜器布放回收等船舶海上作业造成恶劣影响，极易导致起重机、A型架等设备的疲劳损坏以及转运物资与目标平台间的冲击破坏，造成巨大的经济损失和安全隐患。
目前，实际工程中负载吊放过程的防摆措施主要包括：防摆绳、防摆链等防摆装置，或液压、气动、电动阻尼器等稳定装置，但以上均为摇摆动作发生后的抑制方法，无法解决摆动问题产生的根本原因，即吊点空间水平位置的变化。
因此，有必要建立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，通过适当调节船载折臂吊机的主臂与折臂角度，一定程度抵消横摇、纵摇运动对负载吊点水平位置的干扰，同时结合二次调节液压驱动绞车完成升沉补偿动作，实现更加安全、精确、节能的防摆主动升沉补偿功能，为改进船载折臂吊机设计、促进升沉补偿技术的创新和发展、以及提升海上作业安全性、稳定性以及作业效率提供重要参考。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质，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。
为了解决上述技术问题，本发明提供了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，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。
作为上述方案的改进，所述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。
作为上述方案的改进，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。
作为上述方案的改进，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。
作为上述方案的改进，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。
作为上述方案的改进，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。
作为上述方案的改进，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。
作为上述方案的改进，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。
相应地，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述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的步骤。
相应地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述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的步骤。
本发明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采用“传感器检测->预测->数据处理->控制->二次调节液压驱动->机械执行”的方式实现了折臂吊机的防摆主动升沉补偿。实施本发明，具有如下有益效果：
1、本发明实现了折臂吊机负载防摆与主动升沉补偿功能的结合。借助吊机主臂、折臂的旋转抵消了横摇、纵摇运动对吊点水平位置的干扰；相比于传统的负载吊放防摆方法，能够从根源上抑制负载的摆动趋势，为绞车安全、稳定、准确的执行主动升沉补偿动作提供了技术保障。
2、本发明还引入了二次调节液压驱动绞车完成升沉补偿动作，能够节省防摆主动升沉补偿过程中的能源消耗；
3、本发明可用于物资转运、海底矿产勘探、载人潜器布放回收等海上作业过程，为改进船载折臂吊机设计、促进升沉补偿技术的创新和发展、以及提升海上作业安全性、稳定性以及作业效率提供了重要参考。
附图说明
图1是本发明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的实施例流程图；
图2是本发明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的示意图；
图3是本发明中船载折臂吊机侧视图；
图4是本发明中船载折臂吊机俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1及图2，图1及图2显示了本发明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的实施例流程图，其包括：
S101，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；
在进行步骤S101之前，需预先构建基于船舶的空间直角坐标系，其中，构建基于船舶的空间直角坐标系的步骤包括：
(1)将船舶的重心位置与大地固定坐标系的原点重合；
(2)将船艉指向船艏的方向作为x轴的正方向；
(3)将右舷指向左舷的方向作为y轴的正方向；
(4)将垂直于甲板向上的方向作为z轴的正方向。
如图3及图4所示，将船舶4的重心位置G与大地固定坐标系原点(0,0,0)重合，并定义船艉指向船艏方向为x轴方向，垂直于甲板的方向为z轴方向，垂直于xz平面方向为y轴方向。其中，折臂吊机的基座相对于船舶重心的空间坐标表示为(x1,y1,z1)。
在实际应用中，在船舶启动升沉补偿作业前，当折臂吊机运作至工作位置时，可通过分别安装于吊机塔身1、主臂2及折臂3上的角度传感器采集吊机初始姿态信息；其中，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；吊机结构信息包括塔身长度、主臂长度及折臂长度；基座位置包括基座的x轴坐标、y轴坐标及z轴坐标。
需要说明的是，防摆主动升沉补偿功能开启之前，需通过角度传感器所测初始折臂吊机的吊机初始姿态信息、吊机结构信息及基座位置，确定空间直角坐标系下折臂吊机吊点防摆的水平目标位置；具体的，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：
(1)根据以下公式，计算折臂吊机吊点防摆的水平目标位置的x轴坐标xf；
xf＝x1+L2sinθ1sinθ2+L3sinθ1sin(θ2+θ3)
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。
(2)根据以下公式，计算折臂吊机吊点防摆的水平目标位置的y轴坐标yf；
yf＝y1+L2cosθ1sinθ2+L3cosθ1sin(θ2+θ3)
其中，y1为基座的y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。
因此，结合吊机初始姿态信息、吊机结构信息及基座位置，由空间坐标转换关系，即可确定折臂吊机吊点H防摆的水平目标位置(xf，yf)。
S102，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；
启动升沉补偿作业前，可通过安装于船舶重心处的船***姿传感器(MRU)实时检测并存储船舶的实时升沉信息、实时横摇信息及实时纵摇信息。当启动升沉补偿作业后，可通过基于时间序列法(ARI MA)或扩展卡尔曼滤波器(EKF)，根据预先存储的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(即未来一定时间范围内)的升沉预测信息、横摇预测信息及纵摇预测信息。
S103，根据横摇预测信息、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，并根据二元非线性方程组计算主臂目标转角及折臂目标转角；
当接收到步骤S102计算出的船舶运动预测数据(如，横摇预测信息、纵摇预测信息)及步骤S101计算出的吊点防摆的水平目标位置后，可通过构建并反解关于主臂初始转角、折臂初始转角的二元非线性方程组，从而得到抵消横摇预测信息、纵摇预测信息对吊点水平位置的干扰，以实现防摆功能所需的主臂目标转角与折臂目标转角。
进一步，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。
S104，将主臂目标转角、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；
将主臂目标转角、折臂目标转角及升沉预测信息代入垂向空间位置转换关系模型，即可求得折臂吊机实现防摆功能的同时，液压绞车垂向所需主动补偿的目标位移。
进一步，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。
结合步骤S103及S104可知，反解基于船舶的横摇预测信息、纵摇预测信息构建的关于主臂转角及折臂转角的二元非线性方程组，确定主臂与折臂的目标转角，然后结合升沉预测信息，即可计算折臂吊机防摆同时所需主动补偿的目标位移。
S105，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；
在实际应用中，可根据控制精度的不同要求，分别采用线性或非线性模型预测控制器(LMPC/NMPC)，在考虑非线性、约束性等前提下，计算液压马达/泵、主臂液压缸以及折臂液压缸的最优控制信号。
S106，根据控制信号控制液压马达/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。
需要说明的是，二次调节液压驱动模块(液压马达/泵、主臂液压缸6及折臂液压缸7)在控制信号的作用下，驱使主臂液压缸6产生目标驱动力F1推动吊机主臂旋转指定角度，并驱使折臂液压缸7产生目标驱动力F2推动吊机折臂旋转指定角度，从而抵消横摇、纵摇对吊点水平位置的干扰，防止升沉补偿过程中负载8的大幅摆动；同时，液压马达/泵向绞车提供驱动力矩M，驱使绞车5回收、放出缆绳以主动补偿由于船舶4升沉以及吊机主臂2、折臂3运动导致的负载垂向位移，从而实现防摆主动升沉补偿功能；并且当负载8下放时二次元件能够以泵工况运作，回收重力势能，达到节省能源消耗的目的。
相应地，本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述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的步骤。同时，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述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的步骤。
综上，本发明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采用“传感器检测->预测->数据处理->控制->二次调节液压驱动->机械执行”的方式实现了折臂吊机的防摆主动升沉补偿。采用本发明具有以下有益效果：
1、本发明实现了折臂吊机负载防摆与主动升沉补偿功能的结合。借助吊机主臂、折臂的旋转抵消了横摇、纵摇运动对吊点水平位置的干扰；相比于传统的负载吊放防摆方法，能够从根源上抑制负载的摆动趋势，为液压绞车安全、稳定、准确的执行主动升沉补偿动作提供了技术保障。
2、本发明还引入了二次调节液压驱动绞车完成升沉补偿动作，能够节省防摆主动升沉补偿过程中的能源消耗；
3、本发明可用于物资转运、海底矿产勘探、载人潜器布放回收等海上作业过程，应用工况场景广泛，为改进船载折臂吊机设计、促进升沉补偿技术的创新和发展、以及提升海上作业安全性、稳定性以及作业效率提供了重要参考。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310799186.0A CN117023421A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310799186.0A CN117023421A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117023421A true CN117023421A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88621579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310799186.0A Pending CN117023421A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117023421A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117923343A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-26 | 江苏欧超重工科技有限公司 | 一种船用波浪主动补偿装置 |
-
2023
- 2023-06-30 CN CN202310799186.0A patent/CN117023421A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117923343A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-26 | 江苏欧超重工科技有限公司 | 一种船用波浪主动补偿装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109367729B (zh) | 一种带有水面自适应减摇装置的耐波无人船 | |
| CN104039678B (zh) | 具有船和波浪运动的全动态补偿的船和起重机及其控制方法 | |
| CN108862056B (zh) | 一种波浪补偿船用a型门架基座 | |
| CN113104153B (zh) | 一种海上换乘栈桥波浪补偿控制***及其工作方法 | |
| CN107161882B (zh) | 一种新型的主动补偿吊机*** | |
| CN104229092A (zh) | 船舶横倾平衡自动控制***和方法 | |
| CN211032947U (zh) | 一种四自由度主动波浪补偿运维登靠装置 | |
| CN110761172A (zh) | 一种伸缩式栈桥***及其控制方法 | |
| CN116627043B (zh) | 一种联合锚泊***的区域动力定位控制方法 | |
| CN105253264A (zh) | 一种深水半潜式钻井平台的海浪补偿装置及其控制方法 | |
| CN113879472A (zh) | 一种具有位姿补偿能力的半潜式钻井平台***及控制方法 | |
| CN114013582A (zh) | 一种具有波浪补偿功能的无人化运输船舶 | |
| CN117533473B (zh) | 具有并联机器人装置的船舶及自平衡方法 | |
| CN103626068A (zh) | 一种水下机器人主动升沉补偿*** | |
| CN117023421A (zh) | 折臂吊机防摆主动升沉补偿方法、设备及存储介质 | |
| CN116859972A (zh) | 基于波浪主动补偿的无人船甲板平台增稳控制方法及装置 | |
| CN112793735A (zh) | 一种适用于双船浮托安装驳船就位过程的姿态调整方法 | |
| KR20110104670A (ko) | 부유체 안정화 장치 및 방법과 이에 의하여 안정화되는 부유체 | |
| CN114802594B (zh) | 一种升沉补偿的三自由度船载稳定平台 | |
| CN212980466U (zh) | 一种双自由度摄像头及声纳用姿态调整平台 | |
| CN111170176B (zh) | 一种适用于海上或陆上的负载载荷吊装主动减摇控制方法 | |
| CN212423419U (zh) | 一种机器人协作收放装置 | |
| CN207347037U (zh) | 一种新型的主动补偿吊机*** | |
| KR101185920B1 (ko) | 해상 작업 선박 | |
| CN219277738U (zh) | 一种多自由度主动补偿稳定登乘装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |