[发明专利]一种绞吸挖泥船单层多进尺自动挖泥控制方法

说明书

本发明涉及一种绞吸挖泥船单层多进尺自动挖泥控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法首先根据一定工况，设定控制目标参数，在单层多进尺自动挖泥作业模式下通过联合控制绞刀、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀等来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，从而实现目标参数自动、目标产量自动、最大产量自动和经济产量自动的挖泥疏浚。本发明主要针对的是在土质分层明显区域、浅滩区域等，且应用于工程收尾阶段便于疏浚工程航道扫浅，相比人工操作，扫浅深度、精确性更高；能够极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，减小不同操作人员间操作的差异，提高施工质量，保障设备安全，降低油耗。

技术领域

本发明属于工程船舶自动化控制技术领域，特别是涉及一种绞吸挖泥船单层多进尺自动挖泥控制方法。

背景技术

绞吸挖泥船挖泥操作员通过手动操作疏浚操作台可远程控制船舶施工，通过重复正反向绞刀横移定深切削及台车步进等一系列动作，完成规定区域的疏浚工作，但整个工程的耗时较长，需要全天24小时多班操作人员替换连续操作，不仅消耗大量人力，在夜间施工时还易出现因人员疲劳操作导致设备安全问题。其中在疏浚工程收尾阶段，需要进一步完善已疏浚的施工区域，便于后期测量验收，往往需要将施工区域扫平，而人工操作在时效性和精确性上很难保证施工效率，若开发一套自动控制方法，令船舶按设定的程序自动进行疏浚作业，不仅解决了人力消耗大的问题，还保证了船舶设备安全及施工质效。

为解决以上问题，发明绞吸挖泥船基于单层多进尺的自动挖泥控制方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种绞吸挖泥船单层多进尺自动挖泥控制方法。

本发明是这样实现的，一种绞吸挖泥船单层多进尺自动挖泥控制方法，该方法首先根据一定工况，设定控制目标参数，在单层多进尺自动挖泥作业模式下通过联合控制绞刀、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀等来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，从而实现目标参数自动、目标产量自动、最大产量自动和经济产量自动的挖泥疏浚。

所述单层多进尺自动挖泥作业模式为：在每个钢桩台车行程内，桥架绞刀自动下放到设定挖掘深度，横移绞车自动向左或向右摆动接近挖掘边线时减速且到边线后，钢桩台车自动按设定值步进，桥架绞刀下放深度保持不变，横移绞车自动回摆再进行反向疏浚，直至该层挖泥结束，横移绞车自动回中心线停止。

本控制方法的主要疏浚控制对象包括横移绞车、桥架绞车、绞刀、钢桩台车、真空释放阀等绞吸挖泥船疏浚机具。

控制过程中需要的主要信号有：横移速度信号、横移拉力信号、绞刀转速信号、绞刀扭矩信号、桥架深度信号、泵吸入真空信号、泵排出压力信号、泥泵转速信号、钢桩台车行程信号、泥浆浓度信号、水深信号、桥架距边线的距离信号和挖泥剖面信号等。各个信号通过对应安装位置的传感器采集。

还需要的控制状态及设定的控制目标参数包括自动挖泥工作模式状态、挖掘深度设定、切削厚度设定、横移加/减速率设定、横移速度设定、钢桩台车步进距离设定、是否启用同轨迹挖掘等。

本控制方法针对主要疏浚控制对象分别建立子控制器，主要包括：横移自动控制器、绞刀转速自动控制器器、桥架自动控制器、钢桩台车自动控制器、泥浆输送流速控制器和真空释放阀自动控制器。各子控制器之间通过共同涉及的控制参数相互影响。

横移自动控制器，通过实时计算绞刀偏移距离，当桥架绞刀摆动到边线时，自动控制横移绞车停止且自动回摆。

绞刀转速自动控制器，通过引入绞刀切片厚度即绞刀转速与横移速度比数学模型，获得绞刀转速与横移速度联动控制，实现绞刀转速自动控制，确保不同土质切削量与泵吸入量达到一种平衡。

桥架自动控制器，包括绞刀深度偏差自动控制和台车进关桥架自动联动控制。

钢桩台车自动控制器，在桥架横移摆动至边线时，自动控制钢桩台车按设定的行程进关。