[發明專利]基于海上浮吊作業要求的主動波浪補償模擬方法及裝置

有效

• 申請號: 201710417528.2
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107085987B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 黃曉剛;劉麗娜;劉婷娜;呂梅蕾;張棟梁;湯劍;周翔
• 申請（專利權）人: 衢州學院
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 11548 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李靜

本發明提供了基于海上浮吊作業要求的主動波浪補償模擬方法及裝置，屬于海洋工程領域。一種基于海上浮吊作業要求的主動波浪補償模擬方法，包括以下步驟：S1造波；S2深沉運動、橫搖運動和縱搖運動的檢測；S3輸入設備；S4服務器控制線程；S5驅動線程；主動波浪補償模擬裝置，包括基座，運動平臺設置在基座上，機械手設置在運動平臺上，運動平臺包括上平臺、電機一、電機二和電機三，電機一、電機二和電機三輸出軸上分別鉸接有支架一、支架二和支架三，的支架一、支架二和支架上分別設置有萬向節一、萬向節二和萬向節三。本發明具有能夠模擬海上惡劣環境，用于測試不同的控制方法和訓練，從而來降低實際海上浮吊作業要求風險度。

技術領域

本發明屬于海洋工程領域，涉及一種主動波浪補償模擬裝置及方法，特別是一種基于海上浮吊作業要求的主動波浪補償模擬方法及裝置。

背景技術

在最近的幾十年里，海洋工業已經被看成一個增長的興趣點，開發新技術和相關的海洋裝備去完成持續增長的海洋工業的需求。目前，近海裝備的操作具有高度不確定性，會導致事故的發生，在這種如此具有挑戰性的操作環境情況下，海上浮吊將在運用到運輸和吊裝作業中起到一個重要的作用。

在洶涌的海洋環境中，海上浮吊的操作會存在許多問題，比如搖擺、精確定位、避免碰撞和操作安全。在大多數情況下，操作者需要去處理大量的關于桿桿和按鈕去操作吊車的各個環節。當考慮到工作效率和安全性時，這種僅僅依靠操作員的豐富經驗和高水平技術的控制將很難管理。尤其，當在極端的海洋環境下，一個大浪發生，這種不可靠控制將不可能手動實現的。同時，大量的資金投入在訓練操作員身上，這將產生很大的浪費，因為在真正惡劣的環境下無法訓練，且測試新的控制方法在真實的環境中是非常困難。

發明內容

本發明的第一個目的是針對現有的技術存在的問題，提出了一種基于海上浮吊作業要求的主動波浪補償模擬方法，該方法具有能夠模擬海上惡劣環境，用于測試不同的控制方法和訓練，從而來降低實際海上浮吊作業要求風險度。

本發明的第一個目的可通過下列技術方案來實現：

一種基于海上浮吊作業要求的主動波浪補償模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1造波：隨機正弦信號發生器應用于重現波，形成運動平臺的輸入信號,信號的產生：

式中，A_h為隨機深沉振幅[0,150]mm均勻分布，A_Φ為隨機橫搖振幅[0,100]mm均勻分布，A_θ為隨機縱搖振幅[0,100]mm的均勻分布，f為隨機頻率變量[0,0.1]Hz均勻分布，Ω為隨機相位變量[-π,π]；

S2深沉運動、橫搖運動和縱搖運動的檢測：利用安裝在運動平臺上的加速度傳感器來監測運動平臺的橫搖運動和縱搖運動，通過Arduino開發板采集運動的原始數據，將來自擾動橫搖角運動Φ和縱搖角運動θ的原始數據進行濾波，并進行信號采集；深沉運動直接通過讀取運動平臺的實際角度來獲取位移，通過應用正向運動學和網絡通信協議采集數據；

S3輸入設備：一個標準的操縱桿作為一個通用的輸入設備，操縱桿的每個自由度擁有一個平移軸，控制機械手的工作空間，當操作者的手離開機械手，機械手自動地恢復到末端執行器保持的最后位置的點，機械手的信號i，比例縮放因子k，通過UDP協議采集數據；

S4服務器控制線程：末端執行器的位置X_C，可以通過如下變換矩陣獲得T_C：

T_C＝T_Z T_θ T_Φ T_A，