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一种考虑绳长变化的船用吊艇系统减摆控制方法
发布时间: 2023-09-14
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
电子信息技术,智能交通技术
成果介绍
本发明公开一种考虑绳长变化的船用吊艇系统减摆控制方法。解决大型舰船的吊艇系统减摆控制存在响应速度慢和位移饱和而导致传统位置控制效果不佳的问题。包括：首先构建考虑绳长变化和海浪横摇运动的动力学模型，对其部分反馈线性化，设计位置控制模式，减小强干扰带来的误差，但其使系统频繁减摆导致柔顺性下降，其次构建含有期望刚度、期望阻尼和期望质量的二阶环境耦合动力学模型，引入隐形弹力函数，补偿接触力信息；但因环境刚度受到强干扰时变，需要在线调整参数，为了避免参数动态变化引起系统震荡，最后设计环境补偿函数与自适应律，保证系统柔顺性与稳定性。该方法可有效减小摆角，保证工作艇位姿稳定，提高收放效率。
成果亮点
发明目的在于提供一种可考虑绳长变化、响应度速快、无位移饱和、避免频繁减摆和在线调参的船用吊艇系统减摆控制方法，其具体步骤如下：
S1：根据动力学方程与运动学方程，对船用吊艇系统进行建模，并考虑绳长变化和海浪横摇对船用吊艇系统的运动影响规律；
S2：根据SAO公约制定的摆角安全范围，对船用吊艇系统的动力学方程进行线性化；
S3：针对船用吊艇系统的欠驱动系统特性，利用部分线性反馈化原理，进一步对线性化的动力学方程处理，为控制律的设计提供理论依据；
S4：设计PD控制律，实现位置控制模式，根据运动学逆解，解算出各个关节需要补偿的角度，并通过运动学正解，得到实际位置，减小摆角；
S5：设计柔顺阻抗控制律，实现力/位混合控制模式，模拟实际接触力，引入环境刚度和参考力，补偿力信息，提高系统柔顺性；
S6：设计自适应律，针对海浪横摇运动，进行在线阻抗参数调整，预估外界环境变化，并减小因修改惯性系数引起的系统震荡，进行动态补偿。
团队介绍
此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发，承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”河北科技服务团 (河北省数字健康工程学会) 评价时间：2023-10-12
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