[发明专利]一种基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法及系统

权利要求书

1.一种基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1获取由吊机的执行机构引起的待吊装货物在垂直方向上的位移以及用于吊装货物的钢绳的动态伸长量，并基于舰船船体的历史垂向升沉位移数据预报获得垂向升沉位移预报值；

S2由货物在垂直方向上的位移、钢绳的动态伸长量以及垂向升沉位移预报值三者相加计算获得货物实际位置估计值；

S3计算货物实际位置估计值与对应预设的货物指令位移值的差值，并以该差值控制执行机构动作，以此完成基于舰船运动预报的主动升沉补偿。

2.如权利要求1所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，优选利用AR模型基于舰船船体的历史垂向升沉位移数据预报获得垂向升沉位移预报值，该AR模型具体为：

式中，p为假设的已知模型的阶数，{a_j,j＝0,1,2,...,p}为模型的自回归系数，{ξ(n),n＝1,2,...,N-1}为均值为零的正态白噪声序列，x(n-j)为一段时间内已知的吊机顶端的垂向升沉位移数据。

3.如权利要求2所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，利用AR模型基于舰船船体的历史垂向升沉位移数据预报获得垂向升沉位移预报值，具体包括如下步骤：

S11利用船体甲板上的惯性测量单元测得多组船体的六自由度位移；

S12将惯性测量单元测得的各组六自由度位移均折算为吊机顶端的垂向升沉位移，以此获得多个垂向升沉位移；

S13利用多个垂向升沉位移对AR模型进行建模，以获得参数已知的AR模型，然后利用该参数已知的AR模型对垂向升沉位移进行预报。

4.如权利要求3所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，优选的，对预报获得的垂向升沉位移进行插值处理。

5.如权利要求4所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，优选采用B样条插值算法进行插值处理。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，优选的，将预报获得的垂向升沉位移反馈至执行机构中以实现前馈补偿。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿方法，其特征在于，待吊装货物在垂直方向上的位移由装设在吊机顶部的编码器测得，钢绳的动态伸长量由状态观测器估计获得。

8.一种基于舰船运动预报的主动升沉补偿系统，其特征在于，包括：

垂向升沉位移预报模块，用于获取由执行机构引起的待吊装货物在垂直方向上的位移以及吊装货物的钢绳的动态伸长量，并基于舰船船体的历史垂向升沉位移数据预报获得垂向升沉位移预报值；

实际位置估计模块，用于将货物在垂直方向上的位移、钢绳的动态伸长量以及垂向升沉位移预报值三者相加计算获得货物实际位置估计值；

主动升沉补偿模块，用于计算货物实际位置估计值与对应预设的货物指令位移值的差值，并以该差值控制执行机构动作，以此完成基于舰船运动预报的主动升沉补偿。

9.如权利要求8所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿系统，其特征在于，优选利用AR模型基于舰船船体的历史垂向升沉位移数据预报获得垂向升沉位移预报值，具体包括如下步骤：

S11利用船体甲板上的惯性测量单元测得多组船体的六自由度位移；

S12将惯性测量单元测得的各组六自由度位移均折算为吊机顶端的垂向升沉位移，以此获得多个垂向升沉位移；

S13利用多个垂向升沉位移对AR模型进行建模获得参数已知的AR模型，然后利用该参数已知的AR模型对垂向升沉位移进行预报。

10.如权利要求8或9所述的基于舰船运动预报的主动升沉补偿系统，其特征在于，优选的，对预报获得的垂向升沉位移进行插值处理；优选采用B样条插值算法进行插值处理；优选将预报获得的垂向升沉位移反馈至执行机构中以实现前馈补偿。