[發(fā)明專利]一種基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910672421.1
• 申請(qǐng)日: 2019-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN110422284A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳金波;郭睿文;巫東來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B27/10
• 分類號(hào): B63B27/10;B63B43/04;B66C23/53;B66C13/16;G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1獲取由吊機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的待吊裝貨物在垂直方向上的位移以及用于吊裝貨物的鋼繩的動(dòng)態(tài)伸長(zhǎng)量，并基于艦船船體的歷史垂向升沉位移數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)獲得垂向升沉位移預(yù)報(bào)值；

S2由貨物在垂直方向上的位移、鋼繩的動(dòng)態(tài)伸長(zhǎng)量以及垂向升沉位移預(yù)報(bào)值三者相加計(jì)算獲得貨物實(shí)際位置估計(jì)值；

S3計(jì)算貨物實(shí)際位置估計(jì)值與對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)的貨物指令位移值的差值，并以該差值控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以此完成基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償。

2.如權(quán)利要求1所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，優(yōu)選利用AR模型基于艦船船體的歷史垂向升沉位移數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)獲得垂向升沉位移預(yù)報(bào)值，該AR模型具體為：

式中，p為假設(shè)的已知模型的階數(shù)，{a_j,j＝0,1,2,...,p}為模型的自回歸系數(shù)，{ξ(n),n＝1,2,...,N-1}為均值為零的正態(tài)白噪聲序列，x(n-j)為一段時(shí)間內(nèi)已知的吊機(jī)頂端的垂向升沉位移數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，利用AR模型基于艦船船體的歷史垂向升沉位移數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)獲得垂向升沉位移預(yù)報(bào)值，具體包括如下步驟：

S11利用船體甲板上的慣性測(cè)量單元測(cè)得多組船體的六自由度位移；

S12將慣性測(cè)量單元測(cè)得的各組六自由度位移均折算為吊機(jī)頂端的垂向升沉位移，以此獲得多個(gè)垂向升沉位移；

S13利用多個(gè)垂向升沉位移對(duì)AR模型進(jìn)行建模，以獲得參數(shù)已知的AR模型，然后利用該參數(shù)已知的AR模型對(duì)垂向升沉位移進(jìn)行預(yù)報(bào)。

4.如權(quán)利要求3所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，優(yōu)選的，對(duì)預(yù)報(bào)獲得的垂向升沉位移進(jìn)行插值處理。

5.如權(quán)利要求4所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，優(yōu)選采用B樣條插值算法進(jìn)行插值處理。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，優(yōu)選的，將預(yù)報(bào)獲得的垂向升沉位移反饋至執(zhí)行機(jī)構(gòu)中以實(shí)現(xiàn)前饋補(bǔ)償。

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償方法，其特征在于，待吊裝貨物在垂直方向上的位移由裝設(shè)在吊機(jī)頂部的編碼器測(cè)得，鋼繩的動(dòng)態(tài)伸長(zhǎng)量由狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)獲得。

8.一種基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括：

垂向升沉位移預(yù)報(bào)模塊，用于獲取由執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的待吊裝貨物在垂直方向上的位移以及吊裝貨物的鋼繩的動(dòng)態(tài)伸長(zhǎng)量，并基于艦船船體的歷史垂向升沉位移數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)獲得垂向升沉位移預(yù)報(bào)值；

實(shí)際位置估計(jì)模塊，用于將貨物在垂直方向上的位移、鋼繩的動(dòng)態(tài)伸長(zhǎng)量以及垂向升沉位移預(yù)報(bào)值三者相加計(jì)算獲得貨物實(shí)際位置估計(jì)值；

主動(dòng)升沉補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算貨物實(shí)際位置估計(jì)值與對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)的貨物指令位移值的差值，并以該差值控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以此完成基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償。

9.如權(quán)利要求8所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)選利用AR模型基于艦船船體的歷史垂向升沉位移數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)獲得垂向升沉位移預(yù)報(bào)值，具體包括如下步驟：

S11利用船體甲板上的慣性測(cè)量單元測(cè)得多組船體的六自由度位移；

S12將慣性測(cè)量單元測(cè)得的各組六自由度位移均折算為吊機(jī)頂端的垂向升沉位移，以此獲得多個(gè)垂向升沉位移；

S13利用多個(gè)垂向升沉位移對(duì)AR模型進(jìn)行建模獲得參數(shù)已知的AR模型，然后利用該參數(shù)已知的AR模型對(duì)垂向升沉位移進(jìn)行預(yù)報(bào)。

10.如權(quán)利要求8或9所述的基于艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)選的，對(duì)預(yù)報(bào)獲得的垂向升沉位移進(jìn)行插值處理；優(yōu)選采用B樣條插值算法進(jìn)行插值處理；優(yōu)選將預(yù)報(bào)獲得的垂向升沉位移反饋至執(zhí)行機(jī)構(gòu)中以實(shí)現(xiàn)前饋補(bǔ)償。