[發明專利]用于風機單葉片安裝的主動反饋控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201810870024.0
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109139389B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 任政儒;蔣致禹;施偉;由際昆;寧德志
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D13/10;F03D80/00
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種用于風機單葉片安裝的主動反饋控制裝置，其特征在于，所述的用于風機單葉片安裝的主動反饋控制裝置包括采集系統、監測系統、計算系統和執行系統；

采集系統和監測系統部署于當前設備上，提取當前設備的數據信息；計算系統根據采集系統和監測系統提取到的數據信息，采用主動控制方法，確定吊車、葉片的運行軌跡，從而由執行系統完成葉片吊裝；

所述的采集系統包括位移傳感器、風速傳感器、風向傳感器和葉片姿態傳感器；位移傳感器用于測量葉片重心處和葉片根部中心點(14)的實時位移；風速傳感器和風向傳感器為一個以上，固定于機艙(1)、吊車(8)、安裝船、待安裝葉片(11)或吊具上；葉片姿態傳感器采用慣性導航模塊或動作捕捉裝置，用于測量葉片姿態；

所述的監測系統主要由輪轂運動監測模塊、葉片運動監測模塊、吊車運動監測模塊、纜繩張力監測模塊和環境監測模塊組成；輪轂運動監測模塊由安裝在輪轂(2)上的若干定位模塊及若干捷聯式慣導系統組成；葉片運動監測模塊由安裝在葉片(11)和吊具上的若干定位模塊及若干捷聯式慣導系統組成；吊車運動監測模塊由安裝在吊車(8)頂端的定位模塊及捷聯式慣導系統組成；纜繩張力監測模塊由安裝在具有主動張力控制的纜繩(12)上的若干張力傳感器組成；環境監測模塊由安裝在操作室、吊車(8)、吊具、風機基礎(6)上的若干風力計組成；輪轂運動監測模塊、葉片運動監測模塊和吊車運動監測模塊均經過傳感器融合和濾波器共同作用，提供平滑的、無延遲的、實時對應位置的運動位移和速度信息；

所述的計算系統主要由控制器計算模塊和路徑規劃模塊組成；控制器計算模塊通過采集系統采集到的葉片的位移、傾角、線速度、角速度、風力、風向、規劃的葉片路徑數據信息，確定纜繩(12)需要的合力與轉矩；路徑規劃模塊根據監測系統監測得到的數據確定吊車(8)及葉片(11)的運行軌跡；

所述的執行系統包括力分配模塊、纜繩主動力控制模塊和吊車控制器模塊；力分配模塊根據計算系統得到的合力與轉矩，獲得每根具有主動張力控制的纜繩(12)需要輸入的力；纜繩主動力控制模塊通過所需的纜繩張力、葉片運動和纜繩長度計算得出施加在對應水平纜繩絞機的力矩；吊車控制器模塊根據規劃的吊車路徑和實時吊車運動，控制施加在吊車各關節力矩從而實現吊車的路徑追蹤；力分配模塊確保保持纜繩(12)處于張緊狀態，即纜繩張力始終大于0；纜繩張力小于纜繩絞機可實現的極限值；所分配力的變化率小于纜繩絞機可實現變化率的極限；張力變化隨時間曲線應盡可能平滑。

2.一種用于風機單葉片安裝的主動反饋控制方法，其特征在于，步驟如下：

步驟101：收緊吊裝纜繩(9)，從甲板上提起到輪轂(2)至對應的高度；

步驟102：轉動輪轂(2)，使安裝孔水平；葉片(11)通過吊裝纜繩(9)和吊鉤(10)與吊車(8)頂端相連；具有主動張力控制的纜繩(12)一端固定，另一端連接于葉片(11)或吊具上；

步驟103：待作業環境滿足要求后，起吊葉片(11)到輪轂(2)高度，通過具有主動張力控制的纜繩(12)移動葉片(11)的位置來施加預張力；由于纜繩(12)只受拉不受壓的特性，其只能提供大于0的張力，故通過預先偏移葉片(11)來施加預張力；經過施加預張力，纜繩(12)通過提供正值的張力來實現表征的張力正負值；

步驟201：輪轂運動監測模塊、葉片運動監測模塊和吊車運動檢測模塊提供實時的輪轂(2)、葉片根部中心點(14)、吊車(8)頂端的位置和速度信息給控制器計算模塊；

步驟202：控制器計算模塊根據葉片(11)和輪轂(2)的相對位置和環境監測模塊所提供的風速、波高信息，規劃吊車(8)的運行路徑和葉片(11)的對接路徑；

步驟203：控制器計算模塊通過規劃的目標路徑，計算出吊車(8)及纜繩(12)所需要的力；吊車運動控制器模塊接收控制器計算模塊的信號，對吊車(8)進行控制，來滿足控制器計算模塊的要求；

步驟204：力分配模塊利用控制器計算模塊提供的合力對每一條水平纜繩(12)上所施加的力；

步驟205：纜繩主動力控制模塊通過分配的力信號，控制水平纜繩絞機來實線纜繩張力控制，最終實現裝配過程的自動控制。