[发明专利]基于广义PID控制的深海采矿水面支持协同控制系统

说明书

本发明公开了一种基于广义PID控制算法的采矿船的水面支持协同控制系统，包括A架子系统、绞车系统和上位机，A架子系统、绞车系统分别设置各自的广义PID模块和PID控制器。每个子系统控制采用广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)对各线缆PID回路进行参数整定，实现采矿车布放控制以及各绞车与A架的协同控制，保证集矿车、中间仓与提升泵等水下系统的平稳下潜，从而到达面对复杂的海域情况下达到有效提升系统鲁棒性，进而保证恒张力模式下采矿船各子系统的高效协同。

技术领域

本发明涉及海洋采矿工程技术领域，尤其涉及到一种适用于采矿平台的水面支持协同控制系统。

背景技术

海洋采矿作业中，需要各绞车与A架等水面设备协同控制，保证集矿车、中间仓与提升泵等水下系统的平稳下潜。c海洋采矿水面支持系统是深海采矿船的水面设备协同控制的重要支撑。目前，常用的水面支持系统存在不可消除的偏差，且控制规则有限，使得其在实际应用过程中存在一定缺陷。广义PID算法作为一种改良型的智能控制算法，其机理是通过广义规则优化PID参数，此法在一定程度上弥补了传统控制算法及传统PID算法的不足。在复杂的海域情况的多种设备的协同工作，需要更加智能、鲁棒的协同控制系统帮助深海采矿作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对目前水面协同缺乏有效鲁邦的控制系统，运算速度慢、有效性差等技术问题，提供了一种安全可靠、鲁棒性强、面对复杂海域情况的深海采矿船的水面设备协同控制系统，有效实现非线性运动状态下的水面协同控制。

为解决上述技术问题，本发明提出的基于广义PID控制算法的深海采矿的水面支持协同控制系统，包括A架子系统、绞车系统和上位机，所述A架子系统、绞车系统分别设置各自的广义PID模块和PID控制器；

所述广义PID模块，用于对其对应的A架子系统、绞车系统的PID回路进行参数辨识、整定后，将参数反馈至其对应的A架子系统、绞车系统的PID控制器；

所述PID控制器，用于回馈控制其对应的A架子系统、绞车系统；

所述上位机，用于数据参数的发送端，实现A架子系统、绞车系统的PID控制器的参数设定及当前所受扰动量的输入。

所述广义PID模块，包括参数辨识模块和参数整定模块；参数辨识模块用于采集、辨识线缆PID回路的实时参数，实时参数经参数整定模块对参数整定后反馈其对应的PID控制器。

所述绞车系统包括绞车1系统、绞车2系统、绞车3系统，采矿车在艉部与A架通过线缆实现连接，采矿车软管与脐带缆与绞车1连接；中间仓软管与脐带缆与绞车2连接；提升泵软管与脐带缆与绞车3连接。

更进一步的，船外波浪补偿装置的扰动信号通过前馈补偿后分别接入各PID控制器。

本发明在面对复杂的海域情况下，采用广义预测控制(Generalized PredictiveControl,GPC)对各线缆PID回路进行参数整定，实现各绞车与A架的协同控制，保证集矿车、中间仓与提升泵等水下系统的平稳下潜，有效提升系统鲁棒性，保证各子系统的高效协同控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为发明具体广义预测PID的参数整定算法框图。

图2为发明系统的功能框图。

具体实施方式

结合图1、图2所示，基于广义PID控制算法的深海采矿的水面支持协同控制系统，包括A架子系统、绞车系统和上位机，A架子系统、绞车系统分别设置各自的广义PID模块和PID控制器；