[发明专利]一种自升式海洋平台升降控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种自升式海洋平台升降控制系统，包括带有四条桩腿的自升式海洋平台、桩腿传动机构以及桩腿控制柜，所述桩腿传动机构设置在所述自升式海洋平台的下方，所述桩腿传动机构与所述桩腿控制柜连接，其特征在于，还包括主控系统、从控系统、主控系统上位机、从控系统上位机、旋转编码器、倾角传感器以及扭矩传感器，所述主控系统与所述主控系统上位机连接，所述从控系统与所述从控系统上位机连接，所述主控系统与所述从控系统连接，所述从控系统设置在所述桩腿控制柜内，所述旋转编码器以及所述扭矩传感器均设置在所述桩腿传动机构上，所述旋转编码器分别与所述主控系统以及所述从控系统连接，所述倾角传感器与所述主控系统连接，所述扭矩传感器与所述从控系统连接；

所述主控系统以及所述从控系统的内部均设置有高速计数器；

所述桩腿传动机构包括齿条、齿轮、电机以及减速箱，所述电机与所述减速箱连接，所述减速箱安装在所述自升式海洋平台上，所述齿轮安装于所述减速箱的输出轴上，所述齿条焊接在所述桩腿的两侧，所述齿轮与所述齿条互相啮合连接；

所述旋转编码器设置在所述齿轮的输出轴处，所述倾角传感器设置在所述自升式海洋平台的两条对角线上，所述扭矩传感器设置在所述电机的输出轴上；

所述旋转编码器包括主电机编码器以及从电机编码器，所述主电机编码器与所述主控系统连接，所述从电机编码器与所述从控系统连接；

还包括高度编码器，所述高度编码器的两端分别连接所述自升式海洋平台和所述从控系统。

2.一种自升式海洋平台升降控制方法，其采用如权利要求1所述的自升式海洋平台升降控制系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用旋转编码器测量自升式海洋平台每个桩腿上各电机的转速n_ij，在每一条桩腿中选择其中一个电机作为主电机，转速为n_i，同一桩腿的其余电机作为从电机；

S2：使用倾角传感器检测自升式海洋平台的对角线相对于水平面的倾角，自升式海洋平台的四个角依次设为A、B、C、D，其中对角线AC的倾角设为θ₁、θ₃，对角线BD的倾角设为θ₂、θ₄；

S3：使用多组扭矩传感器监控每个电机的输出扭矩F_ij，计算每个桩腿的承载G；

S4:使用高度编码器检测自升式海洋平台的升降高度H；

S5：采用主从复合同步控制策略控制单桩腿多电机的同步、监控每个桩腿的高度以及监控每个桩腿的承载G；

S6：采用倾角-速度耦合同步控制策略控制自升式海洋平台的平衡以及实现自升式海洋平台的同步升降控制；

在步骤S5中，所述主从复合同步控制策略为：将从电机的转速n_ij与主电机的转速n_i比较，得到从电机与主电机转速的差值Δn_ij，用PID控制算法将得到的电机转速差值Δn_ij通过速度同步补偿器同步补偿给各从电机，保证各驱动电机的转速同步；

在步骤S6中，所述倾角-速度耦合同步控制策略为：当倾角过大时，采用倾角-速度并联同步控制方式；当倾角在安全可控范围内时，采用倾角-偏差耦合同步控制方式。