[发明专利]船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统及方法

权利要求书

1.一种船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统，其特征在于，包括m台系泊绞车、检测系统以及监控台；m为自然数；

每台所述系泊绞车的系泊缆与一个系泊点相连接；每台所述系泊绞车均包括绞车卷筒、减速机、变频电机以及绞车附加装置；所述变频电机通过所述减速机与所述绞车卷筒联动；所述绞车附加装置包括棘轮棘爪止定装置、制动器和离合器；其中，所述离合器配备在减速机低速端与绞车卷筒之间；所述棘轮棘爪止定装置配备在绞车卷筒侧；

另外，每台所述系泊绞车均配备有以下检测设备：编码器，用于检测系泊缆的长度和速度值；张力传感器，用于检测系泊缆的实时张力值；系泊缆角度传感器，用于检测系泊缆垂直角度和水平角度；制动器位置接近开关，用于检测制动器的开关状态；离合器位置接近开关，用于检测离合器的开关状态；棘轮棘爪位置接近开关，用于检测棘轮棘爪止定装置的开关状态；

所述监控台分别与各个伺服驱动器以及各个所述检测设备连接；

各个系泊绞车的变频电机采用共直流母线驱动结构，所述共直流母线驱动结构包括：12脉整流变压器、第1整流器、第2整流器、m个逆变器、制动单元、制动电阻以及直流母线；

所述12脉整流变压器的第1端子与配电板连接；所述12脉整流变压器的第2端子和第3端子分别连接到所述第1整流器的一端和所述第2整流器的一端，所述第1整流器的另一端和所述第2整流器的另一端连接到所述直流母线；并且，所述第1整流器和所述第2整流器之间采用主从通讯方式；

所述直流母线还并联连接有m个逆变器，每个逆变器用于与变频电机连接；所述直流母线还并联连接到所述制动单元的一端，所述制动单元的另一端与所述制动电阻连接。

2.根据权利要求1所述的船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统，其特征在于，m为8；8台系泊绞车以辐射状形式均匀布置，包括4台艏系泊定位绞车和4台艉系泊定位绞车。

3.根据权利要求1所述的船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统，其特征在于，所述监控台包括集中监控台和若干个本地操作台；每个所述本地操作台用于操控固定数量的系泊绞车；各个所述本地操作台均连接到所述集中监控台。

4.根据权利要求1所述的船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统，其特征在于，还包括液压站和空压站；所述液压站和所述空压站均与所述监控台连接；其中，所述制动器包括高低速制动器和动态制动器；

所述液压站用于控制高低速制动器和离合器动作，所述液压站配置有压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述空压站用于控制动态制动器动作，所述空压站配置有压力传感器和温度传感器。

5.一种船用多点系泊定位恒张力自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，监控台接收船舶水平传感器实时检测到的船舶水平状态数据；同时，监控台获取m台系泊绞车的当前实际方位值、船舶移动目标距离以及船舶移动目标方向；同时，监控台获取到m台系泊绞车在船舶上的实际布置方位值；

步骤2，监控台将步骤1获取的各个参数数据输入到预存储的控制模型中，经控制模型计算，将m台系泊绞车划分为两类，第1类为速度控制模式的系泊绞车，第2类为张力控制模式的系泊绞车；

步骤3，然后，所述监控台向各台系泊绞车所对应的本地控制器下发系泊绞车工作模式的通知消息；

如果所述本地控制器接收到与其唯一对应的系泊绞车为速度控制模式，则所述本地控制器对系泊绞车进行速度控制，进而带动船体以稳定的速度平稳前进；

如果所述本地控制器接收到与其唯一对应的系泊绞车为张力控制模式，则所述本地控制器对系泊绞车进行张力控制，通过恒定张力拉动船体向目标位置前进。

6.根据权利要求5所述的船用多点系泊定位恒张力自适应控制方法，其特征在于，步骤3中，本地控制器对系泊绞车进行速度控制，具体为：

步骤3.1，本地控制器设定速度给定值，所述速度给定值为常数；

步骤3.2，本地控制器实时检测系泊缆绳实际张力值以及系泊缆绳实际速度值；所述速度给定值、所述系泊缆绳实际张力值以及系泊缆绳实际速度值均作为第1比较器的正向输入，第1比较器对各输入进行运算后，第1比较器的输出值输入到第1PID控制器，第1PID控制器的输出经速度限幅后，作用于系泊绞车变频器，进而调整系泊绞车电机转速，实现系泊缆绳恒速运动；

本地控制器对系泊绞车进行张力控制，具体为：

步骤3.3，本地控制器设定张力给定值，所述张力给定值为常数；

步骤3.4，本地控制器实时检测系泊缆绳实际张力值以及系泊缆绳实际速度值；所述张力给定值、所述系泊缆绳实际张力值以及系泊缆绳实际速度值均作为第2比较器的正向输入，第2比较器对各输入进行运算后，第2比较器的输出值输入到第2PID控制器，第2PID控制器的输出经张力限幅后，作用于系泊绞车变频器，进而调整系泊绞车电机转速，实现系泊缆绳恒张力运动。