一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统，具体包括传感器感知单元、中央控制单元和海上廊桥稳定单元，该系统采用倾角传感器测量上稳定平台的位姿信号，采用角度编码器测量电机转速并经折算得到驱动角度，可以得到下稳定平台与上稳定平台的相对位姿信息，解决了船舶与稳定平台运动测量的耦合问题；并通过船舶位姿信息对海风以及海浪等级进行判断，对三自由度稳定平台进行前馈控制，可以提高该装置的运动补偿效果；另外该系统利用三自由度稳定平台对船舶受到的复杂海况的扰动进行横摇、纵摇以及升沉方向的运动进行主动补偿，之后利用变幅电动缸以及可伸缩舷梯进行辅助运动补偿，进而起到三自由度运动补偿效果。进而起到三自由度运动补偿效果。进而起到三自由度运动补偿效果。

【技术实现步骤摘要】
一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统


[0001]本专利技术涉及海洋平台控制领域，尤其涉及一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统。

技术介绍

[0002]海洋钻井平台的可以开采储存油气，海洋风电平台可以提供大量风能。海上平台需要定期进行人员维护保养以及人员更换，工作人员登上海洋平台作业以船舶为主要的运输工具，海上情况较之陆地复杂多变，恶劣天气带来的危害不可避免。在运输人员物资过程中高海况产生风、浪、流扰动，船舶和海洋平台之间容易发生碰撞事故。严重情况下甚至损坏设备，严重威胁人员生命安全。传统的换乘方式主要有绳荡换乘、舷靠换乘、舷梯换乘以及吊篮换乘，这些换乘方式都具有共同的缺点，安全性没有保障、不适用于高海况作业、多采用被动补偿或者没有补偿以及人员换乘操作不便。

技术实现思路

[0003]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统，包括传感器感知单元、中央控制单元和海上廊桥稳定单元。
[0004]所述传感器感知单元包括倾角传感器、角度编码器、运动参考模块MRU以及张力传感器，所述倾角传感器实时检测三自由度稳定平台的位姿信息和舷梯的角度变化值，所述角度编码器安装在伺服电动缸电机输出端用于测量电机的转速信息获取电机的角度变化值，所述运动参考模块MRU测量船舶的升沉运动参数，所述张力传感器测量上舷梯与下舷梯之间的张力值；
[0005]所述中央控制单元接收所述传感器感知单元传送到的检测信息、并对接收到的信息进行分析、计算出三自由度稳定平台的上稳定平台相对于海平面基准面的位姿信息，根据上稳定平台的位姿信息计算上稳定平台调整至相对于海平面水平的位置时每个伺服电动缸电机所需要驱动的最佳角度值；所述中央控制单元还根据船舶的升沉运动参数以及电机的角度变化值计算海浪以及海风的等级、海浪以及海风的运动曲线，提前将驱动信号传送至海上可伸缩廊桥装置从而进行前馈控制，将前馈控制后的角度编码器采集到的实际角度变化值与预先设定好角度变化区间范围进行比较，如果没有在此区间内，则对前馈系数进行调整，如果在该角度变化范围内，则继续按照当前的前馈系数进行控制。
[0006]所述海上廊桥稳定单元接收中央控制单元传送的指令信息、包括三自由度稳定平台、变幅单元和可伸缩舷梯单元，
[0007]所述三自由度稳定平台包括第一驱动器和伺服电动缸；
[0008]所述变幅单元包括第二驱动器和变幅电动缸；
[0009]所述可伸缩舷梯单元包括第三驱动器和滑台电机；
[0010]所述中央控制单元通过第一驱动器控制伺服电动缸电机的转动角度、通过第二驱动器控制变幅电动缸的伸缩、通过第三驱动器控制滑台电机的转动角度进而控制舷梯的长度将舷梯的张力维持在恒定值。
[0011]进一步的，其中变幅电动缸与舷梯连接处的倾角传感器将采集到的角度变化值传送至中央控制单元，当垂荡方向的运动过大时，角度变化值便会超过设定值，则中央控制单元向第二驱动器发出控制信号、从而控制变幅电动缸的伸缩对垂荡方向的运动进行再一次的补偿。
[0012]进一步的，上舷梯与下舷梯之间的张力传感器将采集到的张力信号传送给中央控制单元，所述中央控制单元将接收到的信号进行读取，与预先设定好的张力值阈值进行比较，当超出张力值阈值时，中央控制单元向第三驱动器发出控制信号、控制滑台电动机动作和舷梯的伸缩、对该海上可伸缩廊桥装置受到的纵摇扰动进行辅助运动补偿。
[0013]由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统，该系统采用运动参考模块MRU以及倾角传感器测量船舶和下稳定平台的位姿信号，采用倾角传感器测量上稳定平台的位姿信号，采用角度编码器测量电机转速并经折算得到驱动角度，可以得到下稳定平台与上稳定平台的相对位姿信息，解决了船舶与稳定平台运动测量的耦合问题；并通过船舶位姿信息对海风以及海浪等级进行判断，对三自由度稳定平台进行前馈控制，可以提高该装置的运动补偿效果；另外该系统利用三自由度稳定平台对船舶受到的复杂海况的扰动进行横摇、纵摇以及升沉方向的运动进行主动补偿，之后利用变幅电动缸以及可伸缩舷梯进行辅助运动补偿，进而起到三自由度运动补偿效果。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术系统的结构框图；
[0016]图2为本专利技术系统的三自由度稳定平台位姿控制逻辑图；
[0017]图3为本专利技术系统中变幅电动缸倾角反馈过程示意图；
[0018]图4为本专利技术系统中舷梯张力反馈过程示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
[0020]如图1和图2所示的一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统，具体包括传感器感知单元、中央控制单元和海上廊桥稳定单元。
[0021]所述传感器感知单元包括倾角传感器、角度编码器、运动参考模块MRU以及张力传感器，具体的，倾角传感器安装在三自由度稳定平台的上、下稳定平台上，用来实时检测稳定平面的位姿信息；角度编码器安装在伺服电动缸电机输出端测量电机的转速；MRU安装在船体靠近海上廊桥的位置，测量船舶的升沉运动参数；倾角传感器还安装在变幅电动缸与舷梯的连接处，测量舷梯的角度变化值；张力传感器安装在上舷梯和下舷梯的连接处，测量上舷梯与下舷梯之间的张力值
[0022]所述中央控制单元对传感器感知单元传送的信息进行分析、然后输出驱动信号，
实时对三自由度稳定平台的位姿以及廊桥的高度长度进行调整，以达到运动补偿的目的，具体方式为：经过计算分析得到三自由度稳定平台的上稳定平台相对于海平面基准面的位姿信息，之后通过三个驱动器驱动海上廊桥稳定系统中三个伺服电动缸的电机、变幅电动缸的电机以及滑台的电机分别动作，以达到对海上廊桥装置运动补偿的目的。
[0023]进一步的，所述中央控制单元在控制过程中，首先在海上廊桥装置未工作时，三自由度稳定平台的伺服电动缸处于仅受装置重力的作用的自然状态，伺服电动缸的电动推杆与电动缸之间有一段安全调节距离。当海上廊桥装置进入工作状态之后，三自由度稳定平台的下稳定平台上的倾角传感器以及运动参考模块MRU便会对船舶的位姿信息进行实时测量与检测，三自由度稳定平台的上稳定平台上的倾角传感器也会对上稳定平台的位姿信号进行实时测量与检测，将检测的信号传输给中央控制单元，中央控制单元便会对船舶以及上稳定平台的位姿信号进行读取，读取后分析计算出上稳定平台的位姿信息，之后根据上稳定平台的位姿信息求解计算出将上稳定平台调整至相对于海平面水平的位置每个伺服电动缸电机所需要驱动的最佳角度，同时还可以通过船舶的位姿信息以及角度编码器采集到的实际角度变化值传送给中央控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上可伸缩廊桥装置的控制系统，其特征在于包括传感器感知单元、中央控制单元和海上廊桥稳定单元；所述传感器感知单元包括倾角传感器、角度编码器、运动参考模块MRU以及张力传感器，所述倾角传感器实时检测三自由度稳定平台的位姿信息和舷梯的角度变化值，所述角度编码器安装在伺服电动缸电机输出端用于测量电机的转速信息获取电机的角度变化值，所述运动参考模块MRU测量船舶的升沉运动参数，所述张力传感器测量上舷梯与下舷梯之间的张力值；所述中央控制单元接收所述传感器感知单元传送到的检测信息、并对接收到的信息进行分析、计算出三自由度稳定平台的上稳定平台相对于海平面基准面的位姿信息，根据上稳定平台的位姿信息计算上稳定平台调整至相对于海平面水平的位置时每个伺服电动缸电机所需要驱动的最佳角度值；所述中央控制单元还根据船舶的升沉运动参数以及电机的角度变化值计算海浪以及海风的等级、海浪以及海风的运动曲线，提前将驱动信号传送至海上可伸缩廊桥装置从而进行前馈控制，将前馈控制后的角度编码器采集到的实际角度变化值与预先设定好角度变化区间范围进行比较，如果没有在此区间内，则对前馈系数进行调整，如果在该角度变化范围内，则继续按照当前的前馈系数进行控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王生海，邱建超，韩广冬，仇伟晗，陈海泉，李建，牛安琪，孙茂凱，孙玉清，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：