[發(fā)明專利]一種基于預(yù)測的人行棧橋主動波浪補(bǔ)償裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711309063.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107942731B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾祥緒;楊定裕;沈?qū)W東;計春雷
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;B63B27/30
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 張美娟

1.一種基于預(yù)測的人行棧橋主動波浪補(bǔ)償方法，采用基于預(yù)測的人行棧橋主動波浪補(bǔ)償裝置進(jìn)行實現(xiàn)，該裝置包括：

海上兩個浮體之間架設(shè)中間水平兩端斜坡狀的人行棧橋(8)；

浮體(1)上表面配置棧橋基座(2)，承載臺(7)的一端可旋轉(zhuǎn)的設(shè)于所述棧橋基座(2)上，所述承載臺(7)的另一端懸空且最遠(yuǎn)端下表面安裝有測距傳感器(6)，所述測距傳感器(6)的下方為另一側(cè)的浮體，探測方向為向下方向；在所述棧橋基座(2)上表面和所述承載臺(7)底面之間連接有伸縮支撐桿(4)；

所述棧橋基座(2)上表面垂直安裝有MRU傳感器(5)和控制器(3)；所述控制器(3)根據(jù)所述MRU傳感器(5)和所述測距傳感器(6)的測試數(shù)據(jù)，控制驅(qū)動所述伸縮支撐桿(4)和所述棧橋基座(2)的動作，人行棧橋(8)的水平段固定在所述承載臺(7)上；

其特征在于，所述人行棧橋主動波浪補(bǔ)償方法包括如下步驟：

S1、采集數(shù)據(jù)：微控制單元MCU持續(xù)采集所述MRU傳感器(5)檢測的浮體升沉位移和俯仰角度數(shù)據(jù)；

S2、啟動主動波浪補(bǔ)償；

S3、模式抽取：當(dāng)數(shù)據(jù)積累到一固定時間段后，從所述浮體升沉位移和所述俯仰角度數(shù)據(jù)中抽取出浮體的升沉/俯仰角度模式集合PS/PA并存儲；

S4、主動補(bǔ)償判斷：如果所述測距傳感器(6)檢測的實時偏離距離d大于設(shè)定的最小安全偏離距離D，則需要主動進(jìn)行補(bǔ)償以保持安全平衡；否則返回步驟S3；

S5、主動預(yù)測模型：包括浮體升沉偏離距離預(yù)測模型和浮體俯仰角度偏離距離預(yù)測模型；

當(dāng)所述MRU傳感器(5)檢測到一個當(dāng)前的浮體升沉/俯仰角度數(shù)據(jù)，利用固定數(shù)量的幾個浮體升沉/俯仰角度數(shù)據(jù)組合成一個升沉/俯仰角度趨勢模式p，從所述升沉/俯仰角度模式集合PS/PA中進(jìn)行模式匹配，以距離最小的那個模式作為最相似模式p_c，利用所述最相似模式p_c的下一個模式p_c+1為模式預(yù)測結(jié)果，預(yù)測了下一個時間段浮體的升沉距離/俯仰角度大小；

當(dāng)存在多個最相似的模式p_c時，存在多個不同下一個模式，綜合計算獲得模式預(yù)測結(jié)果；

S6、控制系統(tǒng)執(zhí)行補(bǔ)償：

所述控制器(3)根據(jù)步驟S5中預(yù)測的下一時間段浮體的升沉距離/俯仰角度大小，發(fā)送控制指令到所述控制接口，主動調(diào)整所述棧橋基座(2)升降和所述伸縮支撐桿(4)伸縮動作，補(bǔ)償即將發(fā)生的變化，保持浮體的平衡性；

S7、補(bǔ)償結(jié)果反饋與修正：

所述MRU傳感器(5)實時采集補(bǔ)償后浮體發(fā)生的偏移距離，并與浮體預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行比對，如果浮體的偏移大小比預(yù)測結(jié)果大，則說明補(bǔ)償不夠理想，需進(jìn)一步調(diào)整；如果浮體的偏移量小于預(yù)測結(jié)果，則說明主動補(bǔ)償有效果；

S8、判斷是否有按鍵停止波浪補(bǔ)償：當(dāng)有所述停止按鍵按下時結(jié)束波浪補(bǔ)償，否則采集所述MRU傳感器(5)檢測的浮體升沉位移、俯仰角度數(shù)據(jù)，測距傳感器(6)的距離數(shù)據(jù)，回到步驟S3；

步驟S3中對所述浮體升沉位移和俯仰角度數(shù)據(jù)采用時間序列方法進(jìn)行處理，把多個連續(xù)的值組合在一起成為一個模式，從而把抽取出的模式組成模式集合；

步驟S5中所述綜合計算以多個所述最相似模式p_c的出現(xiàn)時間為基準(zhǔn)，采用時間權(quán)重的方式，出現(xiàn)時間更久遠(yuǎn)的模式權(quán)重更小，而越近出現(xiàn)的模式的權(quán)重將越大，具體計算公式為：

其中是模式預(yù)測結(jié)果，ω_i是第i個模式的時間權(quán)重，是第i個最相似模式p_c的下一模式，m是匹配出最相似模式的個數(shù)。