[发明专利]一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法及系统，属于振动控制技术领域，方法包括：S1、获取吊物系统在x、y、z三个方向的摆角以及吊物系统顶点的位移，所述摆角由安装在吊钩上的角度传感器测得，所述位移由安装在吊物系统顶点处的位移传感器测得；S2、根据时滞τ秒前的摆角及实时位移数据，计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；S3、基于所述作动器应实现的位移，控制所述作动器推动吊物系统顶点移动，从而控制吊物系统摆角。如此，本发明通过安装在吊物系统顶部的作动器推动吊物系统顶部移动从而控制吊物系统摆角，实现了起重船在复杂海况条件下的吊物系统摆振控制，能大幅度提升吊装的工作效率，具有较强的实用性。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，更具体地，涉及一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法及系统。

背景技术

在海上或者港口的起重船作业时往往会遇到由于波浪和风载作用下导致船体摇晃从而使吊物系统摆动的情况，这样会使吊装作业难以进行下去，根据相关研究，中国沿海的吊装船根据海文条件通常只有两三个月的时间可以正常工作，这无疑是极大的浪费，所以寻找一种控制吊物系统摆动的方法是十分有必要的。

现有技术中研究了起重船通过吊臂摆动来面内控制摆角的方法，但这种方法实施困难，而且吊臂整个移动会对船体的重心产生较大的影响反而会导致船体失稳从而影响安全，并且只考虑了面内的控制。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法及系统，通过安装在吊物系统顶部的作动器推动吊物系统顶部移动从而控制吊物系统摆角，有效减小吊物系统摆角从而保证吊装工作时的安全性，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法，包括以下步骤：

S1、获取吊物系统在x、y、z三个方向的摆角以及吊物系统顶点的位移，所述摆角由安装在吊钩上的角度传感器测得，所述位移由安装在吊物系统顶点处的位移传感器测得；

S2、根据时滞τ秒前的摆角及实时位移数据，计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；

S3、基于所述作动器应实现的位移，控制所述作动器推动吊物系统顶点移动，从而控制吊物系统摆角。

进一步地，所述步骤S2中，

由控制方程计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；

其中，x_p(t)、y_p(t)分别为作动器在x方向和y方向应实现的位移，x₀(t)、y₀(t)分别为位移传感器测得的吊物系统顶部在x方向和y方向的位移，k为增益，l为吊物系统的吊索长度，α、β分别为吊索与竖直方向的夹角和吊索在水平面上的投影与x轴的夹角，τ是时滞。

进一步地，

基于摆角方程组确定最优增益和最优时滞；

其中，T为吊物系统的吊索内力，a_x、a_y、a_z分别是吊索与x、y、z轴的夹角，m是吊物系统吊钩的质量，l是吊索长度，分别是吊物系统顶点在x、y、z方向的加速度。

进一步地，令z_p＝0，a_z＝α，得到无控下的吊物系统摆角微分方程组：

将所述无控下的吊物系统摆角微分方程组与所述控制方程结合，并令x₀(t)、y₀(t)均为0，求出α的均方根值；遍历不同的增益k和时滞τ，并以α的均方根值为z轴，增益和时滞为x、y轴画出三维图，找出最低点对应的增益和时滞作为所述最优增益和最优时滞。