[发明专利]波浪补偿控制系统设计方法

说明书

本发明公开了一种波浪补偿控制系统设计方法，通过波浪补偿控制器或者人工设定救生艇起升或下降的速度V_艇，由运动参考单元得到船舶升沉速度V_船，再折算出实际的绳索收放速度V^’_绳；V_艇对应的电压信号为U_t，V_船对应的电压信为U_b，V^’_绳对应的电压信号为U_f，三者叠加得到一个速度偏差，经过增益，并将信号送入PID控制器，在控制器中，传感器测量的反馈信号与给定期望信号进行比较得到输出量，使输出量作用在液压系统上，同时与救生艇的负载信号一同对船舶绳索速度产生控制作用，使绳索速度尽量保持不变，从而实现速度补偿。本发明方法简便，易操作，能为具有波浪补偿功能的小艇收放装置的研发工作奠定一定基础。

技术领域

本发明涉及一种波浪补偿控制系统设计方法。

背景技术

在海洋产业链中，海洋平台和船舶是最主要的生产、载运工具， 而海上物资补给、货物输运则是海洋生产最为基础的作业，救生艇收 放是事关海上人命安全的应急操作，但海洋平台和船舶不同于陆地， 要随风浪、洋流作不规则的摇荡、升沉运动，这就使海上物资补给、 货物输运、救生艇收放等海上作业比较困难，容易发生事故。因此， 为了提高这些海上作业的安全性，有必要研发波浪补偿技术，补偿波 浪扰动、船舶或海洋平台晃动对相关海上作业造成的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能为具有波浪补偿功能的小艇收放 装置的研发工作奠定一定基础的波浪补偿控制系统设计方法。

本发明的技术解决方案是：

一种波浪补偿控制系统设计方法，其特征是：建立波浪补偿控制 系统数学模型，具体包括：

补给船的长5.9米，宽2.3米，高2.7米，空载2605千克，满载 25人，总重4480千克；工作海况为五级海况，有效波高范围为 2.5m-4m，平均值为3.25m，谱峰周期范围为7.7-17.8s；满载补给船 下放速度应大于等于用下面公式计算得到的速度：

v＝0.4+0.02H (3)

V为降放速度，H为吊顶到水面距离，大型船舶H都在20m以 上，以20m计算，得到速度为0.8m/s，因此设定速度为0.8m/s；

系统是通过伺服液压马达来实现驱动，液压马达轴的转角对阀芯 位移的传递函数为：

液压马达轴的转角对负载力矩的传递函数为：

K_q为流量增益；K_ce为总流量压力系数；θ_m为液压马达的转角； D_m为液压马达的排量；B_e为有效体积弹性模量；V_t为液压马达及连 接管道总体积；J_t为液压马达和负载折算到马达轴上的总惯量；T_L为 作用在马达轴上任意外负载力矩；X_v为阀芯位移；ω_h为液压固有频 率；ζ_h为液压阻尼比；

由式(3)、(4)可得

在式(7)、(8)中表示液压马达轴的转速；

而在系统稳定工作点附近系统的流量Q＝K_q×X_v带入(7)，则液 压马达轴的转速对流量的传递函数为：