[發明專利]一種適用于海上或陸上的負載載荷吊裝主動減搖控制方法

有效

• 申請號: 202010004423.6
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111170176B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 任政儒;施偉;王亞坡;張松浩;宋兆波;周波;萬嶺
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B66C23/52
• 分類號: B66C23/52;B66C23/88;B66C13/06;B66C13/18;B66C13/16;B66D1/42
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種適用于海上或陸上的負載載荷吊裝主動減搖控制方法，該負載載荷吊裝主動減搖控制方法所用的控制系統分為運動監測模塊、軌跡規劃和生成模塊、纜繩長度計算模塊和絞機控制模塊。本發明的方法簡單，具有降低吊機高度、適用范圍廣等特點；本發明的方法不需要具體系統建模；本發明的方法采用多條纜繩，從而降低吊機高度；本發明的方法不僅可以應用于陸上作業，還可應用于浮式安裝船的水上作業。

技術領域

本發明涉及一種減搖控制的方法，特別涉及一種應用于海上或陸上安裝過程中的復雜載荷減搖控制。

背景技術

吊裝是海上及陸上結構物安裝過程中最常用的一種操作。由于受到環境載荷及安裝平臺運動的影響，載荷會產生晃動從而影響安裝過程的順利進行。一般地，對于質心最多采用三自由度平動來對載荷進行建模。

對于體積和重量日益增大的結構物，簡化的載荷運動模型已經不能很好地描述系統的運動特性。例如，海上風機整體安裝過程中，由于質心距離安裝位置超過80米，即使微小的轉動也將對安裝位置產生巨大的影響。因此載荷轉動對于日益復雜的操作對象和操作要求具有不可忽略的誤差。傳統控制算法采用位于載荷上方的單一纜繩方案，對于體積和重量日益增大的載荷有很大的弊端。例如，安裝高度高，最新的12MW風機輪轂高度已經達到135米，該趨勢將繼續擴大。如果采用傳統吊裝方案，吊車高度也將隨之日益提高，安裝操作將受限于數量不足的特種船舶，并且運營維護成本較高。

其中一種解決方案便是增加纜繩數量，并將纜繩在載荷上的連接點從載荷頂端移到下方。在主動減搖及深沉補償控制的過程中，通常需要實時控制施加在纜繩上的張力，從而使吊裝載荷穩定于某一位置或者按預設路徑移動。

對于海上安裝條件，安裝平臺的晃動不可完全消除。例如海上浮式安裝船，吊裝載荷會隨著平臺晃動。所以海上浮式安裝過程中存在諸多挑戰，因此，在此種情況下簡單方便的控制算法具有極大的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供了一種適用于海上或陸上的負載載荷吊裝主動減搖控制方法，包括運動監測模塊、軌跡規劃和生成模塊、纜繩長度計算模塊、絞機控制模塊和絞機。

本發明的工作原理：

將若干根纜繩系在載荷上的某一點，假設纜繩的另一端在安裝平臺的體坐標上是已知的。考慮到纜繩剛度極大，纜繩伸長量相比于纜繩長度可以忽略不計。此外，假設各個纜繩均處于張緊狀態。那么此時，纜繩長度可以通過兩端連接點的位置唯一確定。

反過來，若一組纜繩固定于安裝平臺上的點的位置已知，(假設共同一個連接點)。且于這些點連接的纜繩處于張緊狀態、數量大于等于3、且長度已知。則纜繩連接點的位置可以唯一確定。若載荷上超過2點位置可以確定，則可以確定載荷的位置與轉動狀態。兩點位置越遠，效果越好。

考慮到負載體積的影響，將諸多纜繩連接在負載上一點的操作在現實應用中較難實現。因此選取圍繞次點距離較近的、在載荷表明的連接點是合理的。

本發明的技術方案：

一種適用于海上或陸上的負載載荷吊裝主動減搖控制方法，該負載載荷吊裝主動減搖控制方法所用的控制系統分為運動監測模塊、軌跡規劃和生成模塊、纜繩長度計算模塊和絞機控制模塊；

步驟如下：

在載荷上選取M個虛擬連接點，M≥2，其中各個虛擬連接點標號為i，i＝1…M；在各個虛擬連接點周圍選取距離較近的N_i個纜繩連接點，N_i可不相同，N_i≥3，纜繩連接點環向均布；纜繩連接點對應的纜繩和絞機的標號為ij，j＝1…N_i；纜繩連接點通過纜繩與其對應的絞機連接，絞機固定于吊機上，吊機固定于安裝平臺上；