【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仿真测试，更具体地，涉及一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统及方法。
技术介绍
1、多维度主动运动补偿起重机可以应用于风电运维船、海工支持船等海洋工程领域进行物资转运的起重机，其作为风电运维船的核心作业设备，承担着运维母船与风机间物资转运任务。多维度主动运动补偿起重机的调试在传统的开发过程中无法模拟实验，需要在生产完成后在海上进行测试优化。但海上环境复杂多变，受制于天气、海况等因素，测试过程无法覆盖完整的使用环境，各种极限工况也会有一定的危险性。
2、随着电子技术的飞速发展，硬件在线技术配合计算机模拟仿真系统很大范围被应用在各类工业开发设计过程中，但针对多维度主动运动补偿起重机的仿真测试这一领域还亟待开发，缺少相应的技术产品。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统及方法，解决了多维度主动运动补偿起重机的仿真测试在传统的开发过程中无法模拟实验的技术问题，能够在虚拟平台上对多种复杂海况下的起重机性能进行模拟测试。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，包括左联动台、右联动台、驾驶座椅、人机交互屏以及实施硬件；所述左联动台、所述右联动台对多维度主动运动补偿起重机模型进行控制，所述驾驶座椅固定连接在所述左联动台和所述右联动台之间，所述人机交互屏分别与所述左联动台、所述右联动台互联。
4、进一步的，所述左联动台
5、进一步的，所述右联动台包括右手柄、手动防过载系统mops、自动防过载系统aops紧急操作按钮、控制合带灯按钮、主动补偿启动带灯按钮、ct启动带灯按钮、故障复位带灯按钮、ct给定旋钮、mops指示灯、aops指示灯、极限指示灯、控制断按钮、主动补偿停止按钮、恒张力模式选择开关和极限旁路钥匙开关。
6、进一步的，所述右联动台还设有hmi面板，可根据需求查看各机构运行数据和状态、诊断信息以及阈值报警信号。
7、进一步的，所述人机交互屏由五块窄边屏异形拼接而成，所述人机交互屏可进行上下位置调节；所述五块窄边屏采用分屏器将一路仿真系统输出的视频信号源进行画面分配。
8、进一步的，所述实施硬件包括plc、分布式io、人机交互界面、工控机以及可视化平台；所述plc通过profinet现场总线与所述分布式io进行通讯，所述plc分别与所述人机交互界面、所述工控机、所述可视化平台电性连接。
9、本专利技术还提供了一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，包括以下步骤：
10、s1.建立多维度主动运动补偿起重机的具体操作的坐标系，根据坐标系参数表，进行多维度主动运动补偿起重机半实物仿真平台的坐标运算；
11、s2.多维度主动运动补偿起重机的具体操作流程。
12、进一步的，所述s1包括以下步骤：
13、s11.建立多维度主动运动补偿起重机的坐标系。在多维度主动运动补偿起重机的安装位置处，建立坐标系0，在起重机的第i个控制机构运动中心处，建立相应的随控制机构运动的坐标系i；
14、s12.根据坐标系参数表，建立从坐标系i至坐标系i-1的齐次变换矩阵根据变换矩阵外乘法，确定由坐标系3至坐标系0的齐次变换矩阵，
15、
16、其中，l0,θ1,d2分别为3个控制机构的运动行程,l1为主臂架长度,θ0为变幅角；
17、s13.在给定的控制机构行程中，正向运动方程计算多维度主动运动补偿起重机起升机构处在基座坐标系0的坐标值；
18、
19、其中，为起重机起升机构处在坐标系0的坐标值。
20、进一步的，所述s2包括以下步骤：
21、s21.在进行多维度主动运动补偿起重机正式操作前，通过试灯按钮对联动台面指示灯进行确认；
22、s22.在人机交互界面给出海洋环境测试参数；
23、s23.确认左联动台指示灯及右联动台指示灯没有故障且参数无误后，启动控制合带灯按钮以及主泵启动按钮；
24、s24.根据实际操作需要选择是否启动主动补偿启动带灯按钮；
25、s25.通过左手柄、右手柄对多维度主动运动补偿起重机各机构进行控制，并通过人机交互屏和hmi面板观察记录多维度主动运动补偿起重机各机构运行状态；
26、s26.操作过程中，根据工况需求选择是否启动恒张力模式，恒张力模式启动需要先启动选择开关后，再摁下ct启动带灯按钮，并通过ct给定旋钮确定张力大小。
27、进一步的，所述s26中的操作过程中，工况主要分为以下两种：
28、s261.在空载或吊载移动过程中，通过位置控制或速度控制完成预定轨迹。
29、s262.吊载中货物尚未脱离支撑面时，使用恒张力模式启动将货物带离支撑面，防止载荷突变对多维度主动运动补偿起重机造成冲击。
30、采用上述技术方案，本专利技术具有以下优点：
31、1.本专利技术提供了一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，实现对多维度主动运动补偿起重机的实时仿真，能够在虚拟平台上对多种复杂海况下的起重机性能进行模拟测试。
32、2.本专利技术提供了一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，与实际的起重机司机室结构一致；同时设有人机交互屏，可以实时模拟实际操作工况下司机的第一视角，使测试过程更具有真实感。所有硬件设施都集成于该半实物仿真系统，通过plc与工控机完成整个仿真流程，实现硬件在环的半实物仿真。
33、3.本专利技术提供了一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，plc通过profinet现场总线与所述分布式io进行通讯，通过io接口与多维度主动运动补偿起重机控制系统实现实时数据交换，接收控制系统发出的机构运行指令，并向动力学仿真模块输出信号，动力学仿真部分主要由液压系统仿真、海洋测试环境模拟以及海上起重机运动仿真组成。
34、4.本专利技术还提供了一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，建立了各运动机构的多维坐标系，并设起重机安装位置为基座坐标系0，根据机构间的相对运动关系可以获得各个坐标系之间的齐次变换矩阵，通过变换矩阵求得各个机构相对于基座坐标系的正向运动方程。因此可由建立的正向运动方程获得起重机前端的相对位姿，实现海上起重机的运动仿真，完成运动控制闭环。
35、5.本专利技术还提供了一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，控制系统由位置控制、速度控制以及力的控制三种控制模式组成，根据所需要实现的实际工况选择合适的模式控制各运行机构的比例阀和伺服阀，使得起重机按照预定轨迹运行。
36、6.本专利技术还提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，包括左联动台、右联动台、驾驶座椅、人机交互屏以及实施硬件；所述左联动台、所述右联动台对多维度主动运动补偿起重机模型进行控制，所述驾驶座椅固定连接在所述左联动台和所述右联动台之间，所述人机交互屏分别与所述左联动台、所述右联动台互联。
2.如权利要求1所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述左联动台包括左手柄、走道灯按钮、投光灯按钮、主泵启动带灯按钮、消音按钮、试灯按钮、主泵停止按钮、蜂鸣器、超载指示灯、备用选择开关、备用选择开关带灯按钮、松绳旁路钥匙开关及位置旁路钥匙开关。
3.如权利要求2所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述右联动台包括右手柄、手动防过载系统MOPS、自动防过载系统AOPS紧急操作按钮、控制合带灯按钮、主动补偿启动带灯按钮、CT启动带灯按钮、故障复位带灯按钮、CT给定旋钮、MOPS指示灯、AOPS指示灯、极限指示灯、控制断按钮、主动补偿停止按钮、恒张力模式选择开关和极限旁路钥匙开关。
4.如权利要求3所述的一
5.如权利要求4所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述人机交互屏由五块窄边屏异形拼接而成，所述人机交互屏可进行上下位置调节；所述五块窄边屏采用分屏器将一路仿真系统输出的视频信号源进行画面分配。
6.如权利要求5所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述实施硬件包括PLC、分布式IO、人机交互界面、工控机以及可视化平台；所述PLC通过Profinet现场总线与所述分布式IO进行通讯，所述PLC分别与所述人机交互界面、所述工控机、所述可视化平台电性连接。
7.一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
9.如权利要求7所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真方法，其特征在于，所述S26中的操作过程中，工况主要分为以下两种：
...【技术特征摘要】
1.一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，包括左联动台、右联动台、驾驶座椅、人机交互屏以及实施硬件；所述左联动台、所述右联动台对多维度主动运动补偿起重机模型进行控制，所述驾驶座椅固定连接在所述左联动台和所述右联动台之间，所述人机交互屏分别与所述左联动台、所述右联动台互联。
2.如权利要求1所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述左联动台包括左手柄、走道灯按钮、投光灯按钮、主泵启动带灯按钮、消音按钮、试灯按钮、主泵停止按钮、蜂鸣器、超载指示灯、备用选择开关、备用选择开关带灯按钮、松绳旁路钥匙开关及位置旁路钥匙开关。
3.如权利要求2所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述右联动台包括右手柄、手动防过载系统mops、自动防过载系统aops紧急操作按钮、控制合带灯按钮、主动补偿启动带灯按钮、ct启动带灯按钮、故障复位带灯按钮、ct给定旋钮、mops指示灯、aops指示灯、极限指示灯、控制断按钮、主动补偿停止按钮、恒张力模式选择开关和极限旁路钥匙开关。
4.如权利要求3所述的一种多维度主动运动补偿起重机的半实物仿真系统，其特征在于，所述右联动台还设有hm...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，程向阳，李锋，李莹，龚凡明，朱坚栋，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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