專利名稱：具有主動阻尼控制的主動起伏補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用主動(active)阻尼控制系統(tǒng)的主動起伏(heave)補償。
背景技術(shù)：
離岸化石燃料勘探提供了在水體海床之下發(fā)現(xiàn)新化石燃料源的機會。離岸平臺或漂浮在水平面上的船舶可支撐經(jīng)由電纜(cable)連接到海床上的設(shè)備的起重機(crane)。較長的電纜可允許在更深的水中發(fā)現(xiàn)和制造化石燃料，例如石油和天然氣?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
阻尼控制系統(tǒng)包含第一傳感器，其被配置為檢測船舶的移動，并產(chǎn)生表示船舶移動的第一信號；第二傳感器，其被配置為檢測電纜的移動，并產(chǎn)生表示電纜移動的第二信號。致動器被配置為對在力事件(force event)期間施加到有效載荷(payload)的カ進行阻尼。力事件至少部分地由于船舶和電纜的移動引起?？刂破鞅慌渲脼?，至少部分地基于第一與第二信號識別カ事件，并在カ事件期間控制致動器，以便對施加到有效載荷的カ進行實質(zhì)性的阻尼?！N方法包含檢測船舶相對于有效載荷的移動，以及檢測電纜相對于有效載荷的移動。該方法還包含，基于船舶和電纜的移動，識別力事件。力事件導致カ經(jīng)由電纜施加到有效載荷上。另外，該方法還包含，至少部分地基于檢測到的船舶和電纜的移動，在力事件期間，控制致動器，以便對施加到有效載荷的力進行阻尼。結(jié)合附圖，由下面對實現(xiàn)本發(fā)明的最優(yōu)方式的詳細介紹，將會明了本公開的特征和優(yōu)點。


圖I為經(jīng)由電纜連接到有效載荷并具有阻尼控制系統(tǒng)的示例性船舶的原理圖；圖2為圖I的船舶中使用的示例性阻尼控制系統(tǒng)的原理圖；圖3為示例性的基于絞盤(winch)的阻尼控制系統(tǒng)的原理圖；圖4為示例性的基于滑輪(sheave)的阻尼控制系統(tǒng)的原理圖；圖5示出了可用于補償船舶和電纜移動的示例性信號流圖；圖6示出了可由阻尼控制系統(tǒng)實現(xiàn)以補償船舶和電纜移動的示例性過程的流程圖；圖I不出了具有和不具有阻尼控制系統(tǒng)的不例性有效載荷位移的圖表；圖8示出了具有和不具有阻尼控制系統(tǒng)的示例性電纜張カ的圖表。
具體實施例方式船舶可使用阻尼控制系統(tǒng)來補償可能損壞有效載荷的力。對這種力的補償可能導致増大的正常運行時間(uptime)，因此帶來増大的生產(chǎn)率。阻尼控制系統(tǒng)可采用許多不同的形式，并包含多個和/或替代性的部件和設(shè)備。盡管附圖中示出了具有阻尼控制系統(tǒng)的示例性船舶，附圖所示的部件不是為了進行限制。實際上，可使用附加的或替代性的部件和/或?qū)崿F(xiàn)方式。圖I示出了具有體105、有效載荷110、電纜115和控制系統(tǒng)120的示例性船舶100。船舶100可包含任何船只或被配置為漂浮在水體130表面上的其它結(jié)構(gòu)。例如，船舶100可以為鉆井船、船、離岸平臺等。船舶100的體105可包含任何數(shù)量的這樣的結(jié)構(gòu)其被配置為允許船舶100漂浮在水130表面上，并支撐可在化石燃料勘探和/或生產(chǎn)過程中使用的設(shè)備，例如起重機(未示出)。在一示例性方法中，體105可包含船殼以及甲板或平臺。由于體105漂浮在水130的表面上，體105容易受到浪高、風和其它天氣條件影響。因此，體105可能隨著波浪的運動而仰俯(pitch)、搖擺(roll)以及起伏。有效載荷110可包含任何數(shù)量的這樣的裝置其被配置為懸吊在水130中達某個時間段，和/或在例如化石燃料勘探期間與海床125交互。有效載荷110可包含鉆井船，其被配置為單獨或與例如升降器(riser)、鉆管、外殼等一起穿入海床125。有效載荷110的ー個以上的部件可經(jīng)由井口(wellhead)與海床125交互。如圖I所示,有效載荷110懸吊在水130中。然而，如下面討論的，圖3和4示出了有效載荷110被布置在海床125中的示例性方法。作為替代的是，有效載荷110可布置在海床125上。電纜115可包含任何這樣的裝置其被配置為將有效載荷110的一個或多于ー個的部件連接到船舶100。電纜115可用于將有效載荷110從船舶100降低到海床125，以及將有效載荷110從海床125升高到船舶100。電纜115可具有任何這樣的長度其足以允許有效載荷110的一個或多于ー個的部件到達并與海床125交互。體105的移動可使電纜115移動(例如擺動或振動)。如下面所討論的，電纜115的移動可能通過改變電纜115的有效長度來衰減。用語“有效長度”可描述電纜115上的張カ或可用松弛(slack)的量。因此，有效消耗可能涉及水130的表面之下的電纜115的長度，船舶100和有效載荷110之間的電纜115的長度，等等。有效長度可被調(diào)節(jié)，以便對電纜115的張カ進行控制，并因此對電纜115的移動進行衰減?？刂葡到y(tǒng)120可包含任何數(shù)量的這樣的裝置其被配置為識別并補償力事件，以便例如防止對有效載荷Iio的損害。力事件可包括船舶100和/或電纜115的任何這樣的移動其可能損壞有效載荷110。術(shù)語“船舶的移動”可指船舶110的任何部件的移動，包括體105或支撐在體105上的部件的，該移動由于浪高、風或其它天氣條件造成。盡管電纜115被示為船舶100的一部分，用語“電纜的移動”可指電纜115的可能損壞有效載荷110的任何移動。在識別出力事件時，控制系統(tǒng)120可被配置為控制電纜115的張力，以便對電 纜115的移動進行實質(zhì)性的衰減，因此，降低在力事件期間損壞有效載荷110的風險。為了對力事件進行補償，控制系統(tǒng)120可被配置為對例如浪高、包括布置在船舶100上的部件的船舶100的移動、電纜115的移動，控制系統(tǒng)120的部件的動態(tài)的任何組合進行建摸。例如，給定水體130的特定坐標，基于例如諧波幅度、諧波頻率、諧波相位、諧波波長、諧波方向、諧波分量指數(shù)、諧波分量數(shù)量，控制系統(tǒng)120可確定時間序列浪高。這樣的波模型可提供船舶100在水130中的足夠準確的的環(huán)境條件表示。船舶100的模型——包括例如布置在船舶100上的起重機的部件——可至少部分地基于來自浪高的流體動カ和船舶100自身移動的流體動カ效應(yīng)。為了確定流體動力，可通過將規(guī)則且正弦的波的線性響應(yīng)與非線性負載合并來獲得由于不規(guī)則的水130的移動導致的響應(yīng)。流體動カ可分為福射負載和激勵負載。力響應(yīng)幅度算子(force responseamplitude operator)可用于發(fā)現(xiàn)力響應(yīng)。船舶100的運動可使用ニ階動態(tài)來計算,其考慮船舶100的可由環(huán)境條件和例如船舶100的體105的幾何形狀推定的參數(shù)。電纜115可被建模為無 質(zhì)量無約束電纜115加上當量彈簧。電纜115的動態(tài)可由電纜115相對于基準點的長度以及等效彈簧因子來確定，基準點例如為起重機尖端或船舶100上的其它部件。控制系統(tǒng)120的多種部件的動態(tài)可以以這樣的方式建模允許控制系統(tǒng)120對電纜115的移動進行衰減。電纜115的移動可由于例如船舶100由于浪高的移動而導致。因此，給定船舶100的由于浪高而造成的移動(例如起伏)，控制系統(tǒng)120的部件的模型可考慮例如控制系統(tǒng)120的部件與船舶100的部件——例如起重機尖端——之間的距離。模型可進ー步考慮加速度、阻尼、重力等等。采用模型，控制系統(tǒng)120可產(chǎn)生ー個或多于ー個的這樣的控制信號其可用于對控制系統(tǒng)120的一個或多于ー個的部件進行控制，其可作用在電纜115上，從而對電纜115的移動進行衰減，如下面進ー步詳細討論的那樣。如下面詳細討論的，控制系統(tǒng)120可使用上面介紹的模型，補償船舶100的移動和電纜115的移動，以便保護工作載荷110免于受到這種移動引起的損害。圖2示出了可由船舶100用于保護工作載荷119免受カ事件期間的損壞的示例性控制系統(tǒng)120?？刂葡到y(tǒng)120可包含第一傳感器205、第二傳感器210、致動器215、控制器220。第一傳感器205可包含任何這樣的裝置其被配置為測量船舶100的移動。例如，第一傳感器205可被配置為檢測船舶100的移動，移動可能由一個或多于ー個的波浪引起。因此，第一傳感器205可包括ー個或多于ー個的陀螺儀。第一傳感器205還可被配置為基于布置在船舶100上的任何部件——例如起重機——的移動來得出船舶100的移動。第一傳感器105可被配置為產(chǎn)生表不船舶100的移動的第一信號。第一信號可表不相對于任何數(shù)量的自由度的運動。因此，第一信號可表示由于波浪、風或其它天氣條件引起的船舶100的的仰俯、搖擺和起伏中的一個或多于ー個。第二傳感器210可包含任何這樣的裝置其被配置為測量電纜115的移動。例如，第二傳感器210可被配置為測量電纜115大體上的或作為船舶100的體105的移動的結(jié)果的擺動或振動。在ー種可能的方法中，第二傳感器210可包含加速度計、壓電傳感器和/或振動傳感器。第二傳感器210可被配置為產(chǎn)生表不電纜215的移動的第二信號。致動器215可包含任何這樣的裝置其被配置為在具有例如電或液壓能量時促進運動。例如，致動器215可被配置為接收控制信號，井根據(jù)控制信號移動。在ー種可能的方法中，致動器215可包含電動機或絞盤(見圖3)，其被配置為產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。此示例性實施方式中的控制信號可控制致動器215的角位移。或者，致動器215可包含液壓汽缸(見圖4)，其被配置為提供平移運動并作用在另ー裝置上，另ー裝置例如為ー個或多于ー個的滑輪。平移運動量可由控制信號來命令，使得控制信號可控制致動器215的長度。當與如圖4所示的兩個滑輪一起使用時，下面，致動器215的長度可控制滑輪之間的距離。致動器215可以直接或間接連接到電纜115，使得致動器215可作用在電纜115上。也就是說，致動器215的角位移或長度可用于改變電纜115的長度。在ー種可能的方法中，當在ー個方向旋轉(zhuǎn)或平移時，致動器215可增大電纜115的有效長度，當在相反的方向上旋轉(zhuǎn)或平移時，減小電纜115的有效長度。由于經(jīng)由電纜115傳送到有效載荷110的力可通過改變電纜115的長度來衰減，致動器215可用于對由于電纜115的移動引起的施加到有效載荷110的力進行阻尼，如下面所討論的那樣?？刂破?20可包含任何這樣的裝置其被配置為，至少部分地基于由第一傳感器205、第二傳感器210或二者產(chǎn)生的信號,識別カ事件。來自第一傳感器205和第二傳感器210的信號代表船舶100和電纜115的移動，這種移動可導致能夠損壞有效載荷110的力?？刂破?20可被配置為識別力事件，其作為在船舶100和/或電纜115移動期間導致的任何足夠損壞有效載荷110的力。由于致動器215可直接或間接地作用在電纜115上以衰減電纜115的振動或移動，控制器220可進ー步配置為在カ事件期間以這樣的方式控制致動器215 :例如，實質(zhì)上對施加到有效載荷110的力進行阻尼。在ー種可能的方法中，控制器220可被配置為產(chǎn)生控制信號，該信號可用于命令致動器215到達特定的角位置或長度，如下面關(guān)于圖3和4介紹的那樣。一般地，計算系統(tǒng)和/或裝置——例如控制器220等——可使用多種計算機操作系統(tǒng)中的任何操作系統(tǒng)，并可包含計算機可執(zhí)行指令，其中，指令可由ー個或多于ー個的計算裝置執(zhí)行，例如，上面所列的那些。計算機可執(zhí)行指令可從使用多種編程語言和/或技術(shù)創(chuàng)建的計算機程序被編譯或翻譯，包括但不限于單獨或作為組合的Java 、C、C++、VisualBasic> JavaScript>PerI等。一般地,處理器(例如微處理器)從例如存儲器、計算機可讀介質(zhì)等接收指令，執(zhí)行這些指令，由此執(zhí)行ー個或多于ー個的過程，包括ー個或多于ー個的這里介紹的過程。這些指令以及其它數(shù)據(jù)可被存儲并使用多種計算機可讀介質(zhì)傳輸。計算機可讀介質(zhì)(也稱為處理器可讀介質(zhì))包括任何非暫時(例如有形的)介質(zhì)，其參與提供可由計算機(例如由計算機的處理器)讀取的數(shù)據(jù)(例如指令)。這樣的介質(zhì)可采用許多形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)和易失性介質(zhì)。非易失性介質(zhì)可包括例如光盤或磁盤以及其它永久性存儲器。易失性介質(zhì)可包括例如動態(tài)隨機訪問存儲器(DRAM)，其可構(gòu)成主存儲器。這種指令可由一個或多于ー個的傳輸介質(zhì)傳輸，包括同軸電纜、銅線和光纖，包括導線，導線包括耦合到計算機處理器的系統(tǒng)總線。某些形式的計算機可讀介質(zhì)包括例如軟盤、柔性盤、硬盤、磁帶、任何其它磁介質(zhì)、CD-ROM、DVD、任何其它光學介質(zhì)、沖卡、紙帶、具有孔的圖案的任何其它物理介質(zhì)、RAM、PROM、EPROM、閃速-EEPR0M、任何其它的存儲器片或盒式磁帶或計算機可從中進行讀取的任何其它介質(zhì)。圖3示出了船舶100，其具有基于絞盤的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于對カ事件期間施加到有效載荷110的力進行實質(zhì)上的阻尼。如圖3所公開的，船舶100包含體105、電纜115、有效載荷110，如上面介紹的那樣。船舶100可進ー步包含第一滑輪305，其被布置在體105上，如所示出的，致動器215可借助絞盤310來實施。
第一滑輪305可包含任何裝置，例如皮帶輪(pulley)，其被配置為改變所施加的力的方向。例如，第一滑輪305可用于改變由電纜115施加或施加在電纜115上的力的方向。在ー種可能的方法中，第一滑輪305可包含具有槽的輪，槽被配置為支撐電纜115。電纜115可在大體上豎直的方向上在船舶100和海床125之間延伸，電纜115可進ー步以大體上水平(例如當沒有浪高時)的方向相對于海床125延伸，以便連接到致動器215。因此，第一滑輪305可被配置為促進致動器215和有效載荷110之間的電纜115的方向改變。第ー滑輪305可具有相對于船舶100的體105固定的軸線(例如靜止)。因此，第一滑輪305可繞著該軸線旋轉(zhuǎn)，但不能相對于絞盤310平移。絞盤310可包含任何這樣的裝置其被配置為旋轉(zhuǎn)，以便改變電纜115的有效長度。例如，絞盤310可被配置為以第一方向315旋轉(zhuǎn)，以便增大電纜115的長度，以及以第二方向320旋轉(zhuǎn)，以便減小電纜115的有效長度。通過調(diào)節(jié)電纜115的有效長度，絞盤310可用于改變電纜115的張力。也就是說，絞盤310可被配置為接收來自控制器220的命令信號，絞盤310的位置(例如角位移)可基于該控制信號。
在運行中，基于例如來自第一傳感器205的第一信號和來自第二傳感器210的第ニ信號，控制器220可對絞盤310進行控制，以便改變電纜115的有效長度。當船舶100遠離海床125起伏時，控制器220可使得絞盤310以第一方向315旋轉(zhuǎn)，導致電纜115的有效長度的増大。當船舶100向著海床125起伏時，控制器220可使得絞盤310以第二方向320旋轉(zhuǎn)，該方向減小電纜115的有效長度。通過產(chǎn)生表示絞盤310的特定角位移的控制信號，控制器220可控制絞盤310的旋轉(zhuǎn)。圖4為示例性船舶100的原理圖，其具有基于滑輪的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于對カ事件期間施加到有效載荷110的カ進行實質(zhì)性的阻尼。圖4的船舶100包含體105、電纜115、有效載荷110、絞盤310、第一滑輪305，它們與上面介紹的大體相同。圖4的船舶100進ー步包含第二滑輪405，圖4的致動器215被實現(xiàn)為例如布置在第一滑輪305和第二滑輪405之間的液壓汽缸415。第二滑輪405可包含任何這樣的裝置、例如皮帶輪其被配置為相對于第一滑輪305移動，以便改變電纜115的有效長度。例如，第二滑輪405可包含輪，其限定了被配置為支撐電纜115的槽。電纜115可被布置在第一滑輪305和第二滑輪405 二者之上，第一滑輪305和第二滑輪405之間的距離410可確定電纜115的有效長度。在運行中，基于例如來自第一傳感器的第一信號和來自第二傳感器210的第二信號，控制器220可對致動器215進行控制，以便增大或減小電纜115的有效長度。在ー種可能的方法中，電纜115的有效長度可與第一滑輪305和第二滑輪405之間的距離有夫。當船舶100遠離海床125起伏時，控制器220可使得致動器215減小第一滑輪305和第二滑輪405之間的距離410，因此，增大電纜115的有效長度。當船舶100向著海床125起伏時，控制器220可使得致動器215増大第一滑輪305和第二滑輪405之間的距離410。第一滑輪305和第二滑輪405之間增大的距離410可減小電纜115的有效長度。經(jīng)由將第一信號和第二信號表不的信息考慮在內(nèi)的控制信號,控制器220可控制致動器215的長度。圖5示出了可由控制系統(tǒng)120用于補償船舶100的移動和電纜115的移動的示例性信號流圖500。在方框505中，基于例如由浪高產(chǎn)生的力F1，第一傳感器205可檢測船舶100的移動。第一傳感器205可產(chǎn)生第一信號,其代表船舶100的移動。在產(chǎn)生第一信號時,第一傳感器205可考慮船舶100或船舶100的部件的物理特征，以便解釋船舶100的移動。物理特征可包括可用于判斷例如船舶100是否可響應(yīng)于浪高或天氣條件的任何特征。在方框510中，基于例如施加到電纜115的力F2，第二傳感器210可檢測電纜115的移動。力F2可代表由于船舶100的移動引起的力，或在電纜115上的任何其它擾動。第ニ傳感器210可被配置為，基于例如電纜115的移動產(chǎn)生第二信號。當產(chǎn)生第二信號時，第ニ傳感器210可進ー步考慮電纜115的物理特征，例如長度、厚度等。在方框515中，基于在方框505中檢測到的船舶100的運動，控制器220可使用第一信號得出或推定船舶100上的部件的運動。例如，控制器220可得出或推定布置在船舶100上的起重機的運動。盡管沒有示出，起重機可用于將有效載荷110降低到海床125，以及在某些實例中，當有效載荷Iio到達海床125時，操作有效載荷110。因此，電纜115可連接到起重機，因此，船舶100的任何移動可經(jīng)由起重機被傳遞到電纜115?；诖?00的移動以及浪高所引起的流體動力，控制器220可確定起重機的移動。控制器220可產(chǎn)生并輸出表不起重機的移動的信號。
在方框520中，控制器220可使用在方框515中產(chǎn)生的表不起重機的移動的信號以及操作者指令，以產(chǎn)生補償船舶100的移動的信號。操作者指令可代表由船舶100和/或起重機的操作者命令的船舶100、起重機或二者的移動。因此，在方框520中產(chǎn)生的信號可用于控制致動器215，以補償船舶100的移動和/或起重機的移動，無論是否由浪高、風或其它天氣條件以及任何操作者指令導致。在方框525中，控制器220可接收來自第二傳感器210的第二信號，并使用第二信號來產(chǎn)生可用于實質(zhì)上衰減電纜115的移動的信號。例如，控制器220可應(yīng)用積分力反饋算法，其根據(jù)有效載荷110的質(zhì)量、電纜115的質(zhì)量以及浮力系數(shù)考慮例如電纜115的平均張力。在方框525中產(chǎn)生的信號可用于補償由于例如船舶100引起的電纜115的移動或電纜115上的其它擾動。在求和方框530中，在方框520中產(chǎn)生以補償船舶100的移動的信號和在方框525中產(chǎn)生以補償電纜115的移動的信號可被合井，以產(chǎn)生控制信號，如上面所介紹的，控制信號可補償船舶100的移動和電纜115的移動二者。在方框535中，控制器220可使用來自致動器215的反饋來修改在方框530中產(chǎn)生的控制信號，以改進控制系統(tǒng)120的操作。給定浪高的情況下，船舶100、電纜115、有效載荷110的動態(tài)代表非線性系統(tǒng)。控制器220可實現(xiàn)滑動模式控制技木，以補償這些動態(tài)。使用滑動模式控制技術(shù)，控制器220可預(yù)測船舶100、電纜115或二者的運動，并基于預(yù)測的運動來修改控制信號。在方框540中，致動器215可接收在方框530中產(chǎn)生且在某些實例中在方框535中修改的控制信號。致動器215可直接或間接地作用在電纜115上，如力F3所指示，從而如控制信號所命令的那樣衰減電纜115的運動。如上面所討論的，致動器215可包含絞盤310，其可基于由控制信號命令的角位移改變電纜115的有效長度。或者，致動器215可包含液壓汽缸415，控制信號可命令致動器215通過改變第一滑輪305相對于第二滑輪405的距離來改變電纜115的有效長度。致動器215的實際位置——其可代表絞盤310的實際角位移或第一滑輪305與第二滑輪405之間的實際距離——可作為反饋被傳送到方框535。圖6示出了示例性過程600，其可通過控制系統(tǒng)120實現(xiàn)，以便例如補償船舶100和電纜115的移動，從而防止對有效載荷110的損壞。如上面所討論的，船舶100的移動可能損壞有效載荷110，有效載荷110在操作中相對于海床125是靜止的。由于電纜115將有效載荷110連接到船舶100，船舶100的任何運動可經(jīng)由電纜115被傳遞到有效載荷110。因此，補償船舶100和電纜115相對于海床125的移動可減小損壞有效載荷110的風險。在方框605中，基于例如船舶100由于浪高、風或其它天氣條件相對于海床125的仰俯、搖擺、起伏等，第一傳感器205可檢測船舶100的移動。第一傳感器205可使用船舶100的移動來得出或推定布置在船舶100上的一個或多于ー個的部件——例如起重機——的移動。第一傳感器205可產(chǎn)生表不船舶100的移動的第一信號。在方框610中，第二傳感器210可檢測電纜115相對于海床125的移動。電纜115的移動可能由于船舶100的移動或電纜115上的任何其它擾動的任何組合導致。船舶100的移動可通過布置在船舶100上的起重機傳送到電纜115，因此導致電纜115振動。第二傳感器210可產(chǎn)生表不電纜115的這種移動的第二信號。在決策方框615中，控制器220可識別カ事件。不是船舶100和/或電纜115的 所有移動可對有效載荷110有害。因此，為了節(jié)省資源，控制器220可被配置為將這樣的情況識別為カ事件船舶100和/或電纜115的移動可能損害有效載荷110。如果控制器220判斷為カ事件存在，過程600可在方框620處繼續(xù)。然而，如果控制器220判斷為船舶100和/或電纜的移動不足以損壞有效載荷110 (例如不存在力事件)，過程600可返回到方框605。在方框620中，控制器220可產(chǎn)生用于控制致動器215的控制信號，以便阻尼電纜115的移動。使用第一信號和第二信號，基于檢測到的船舶100和電纜115的移動，控制信號可產(chǎn)生控制信號。另外，在產(chǎn)生控制信號時，控制器220可考慮例如來自致動器215的反饋以及上面參照圖5等討論的滑動模式技木。在方框625中，控制器220可對電纜115的運動進行阻尼。例如，至少部分地基于檢測到的船舶100和電纜115的移動，使用例如在方框620中產(chǎn)生的控制信號，控制器220可在力事件期間對致動器215進行控制，以便阻尼施加到有效載荷110的力。例如，致動器215可響應(yīng)于接收到控制信號而旋轉(zhuǎn)，從而改變電纜115的有效長度?；诳刂菩盘査甘镜慕俏灰疲刂菩盘柨擅钪聞悠?15移動到特定位置?；蛘?，致動器215可基于控制信號來改變例如第一滑輪305和第二滑輪405之間的距離410，從而改變電纜115的有效長度。另外，如上面所討論的，控制器220可使用滑動模式技術(shù)預(yù)測船舶100、電纜115或二者的移動。因此，基于預(yù)測到的船舶100和/或電纜115的移動，控制信號可用于控制致動器215。圖7示出了具有、不具有控制系統(tǒng)120的有效載荷110的仿真位移圖700。線705表示當僅僅補償船舶100的運動時(例如不存在對電纜115的移動的補償)有效載荷110的位移。如所示出的，與注入有效載荷110的其他擾動——例如海流——一起，船舶100在補償后的殘余移動通過電纜115傳送到有效載荷110，使得有效載荷110振動。另ー方面，線710代表使用上面介紹的控制系統(tǒng)120的有效載荷110的位移。如所示出的，控制系統(tǒng)120能夠?qū)嵸|(zhì)上衰減電纜115的移動，否則該移動可被傳送到有效載荷110。圖8示出了具有以及不具有上面介紹的控制系統(tǒng)120的情況下的仿真電纜張カ圖800。線805代表作為船舶100的移動的結(jié)果施加到電纜115的張力。在沒有應(yīng)用到船舶100的補償系統(tǒng)的情況下，電纜115必須被設(shè)計為在延長的時間段(例如有效載荷110與海床125交互作用的時間量)上持續(xù)寬廣范圍內(nèi)的電纜115的張力。然而，線810示出了當補償船舶100和電纜115的移動時施加到電纜115的張力。如所示出的，控制系統(tǒng)120能夠阻尼電纜15的移動，因此 ，電纜115的張カ減小。因此，電纜115并不對于延長的時間段持續(xù)過大的力。結(jié)果，較輕的電纜可用于將船舶100連接到有效載荷110。盡管已經(jīng)詳細介紹了實現(xiàn)本發(fā)明的最優(yōu)方式，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到在所屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)實現(xiàn)本發(fā)明的多種替代性設(shè)計和實施方式。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)(120)，其包含 第一傳感器(205)，其被配置為檢測船舶(100)的移動，并產(chǎn)生表示船舶(100)的移動的第一信號； 第二傳感器(210)，其被配置為檢測電纜(115)的移動，并產(chǎn)生表示電纜(115)的移動的第二信號； 致動器(215)，其被配置為在力事件期間對施加到有效載荷(110)的力進行阻尼，其中，力事件至少部分地由于船舶(100)和電纜(115)的移動引起；以及 控制器(220)，其被配置為至少部分地基于第一與第二信號識別力事件，且其中，控制 器(220)被配置為在力事件期間對致動器(215)進行控制，以便對施加到有效載荷(110)的力進行實質(zhì)性的阻尼。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(120)，其中，致動器(215)被配置為旋轉(zhuǎn)，且其中，控制器(220)被配置為在力事件期間對致動器(215)的角位移進行控制。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(120)，其中，致動器(215)包含絞盤(310)，其被配置為旋轉(zhuǎn)并在力事件期間改變電纜(115)的有效長度。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(120)，其中，致動器(215)被配置為在力事件期間改變第一滑輪(305 )相對于第二滑輪(405 )之間的距離(410 )。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(120)，其中，致動器(215)被配置為，增大第一滑輪(305)和第二滑輪(405)之間的距離(410)，以便增大電纜(115)的有效長度，以及，減小第一滑輪(305 )和第二滑輪(405 )之間的距離(410 )，以便減小電纜(115 )的有效長度。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(120)，其中，控制器(220)被配置為，至少部分地基于第一信號和第二信號，產(chǎn)生控制信號，且其中，控制器(220)被配置為使用控制信號控制致動器(215)。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(120)，其中，控制器(220)被配置為預(yù)測船舶(100)的移動和電纜(115)的移動中的至少一個，且其中，控制器(220)被配置為至少部分地基于預(yù)測的移動對致動器(215)進行控制。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(120)，其中，控制器(220)被配置為，至少部分地基于滑動模式控制技術(shù)，預(yù)測船舶(100)和電纜(115)中的至少一個的移動。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(120)，其中，致動器(215)包含液壓汽缸(415)。
10.一種方法，其包含 檢測船舶(100)相對于有效載荷(I 10)的移動； 檢測電纜(I 15)相對于有效載荷(I 10)的移動； 基于船舶(100)和電纜(215)的移動，識別力事件，其中，力事件導致力經(jīng)由電纜(115)施加到有效載荷(110);以及 在力事件期間，至少部分地基于檢測到的船舶(100)和電纜(115)的移動，控制致動器(215)，以便對施加到有效載荷(110)的力進行阻尼。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，致動器(215)被配置為旋轉(zhuǎn)，且其中，控制致動器(215)包含控制致動器(215)的角位移，以便在力事件期間改變電纜(115)的有效長度。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在力事件期間控制致動器(215)包含在力事件期間，控制致動器(115)，以便改變第一滑輪(305)和第二滑輪(405)之間的距離(410)，從而改變電纜(115)的有效長度。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其還包含至少部分地基于檢測到的船舶(100)和電纜(115)的至少一個的移動，產(chǎn)生控制信號，且其中，控制致動器(115)包含在力事件期間，使用控制信號，控制致動器(215 )。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，控制致動器(215)包含 預(yù)測船舶(100)和電纜(115)中的至少一個的移動；以及 在力事件期間，至少部分地基于預(yù)測到的船舶(100)和電纜(115)的至少一個的移動，控制致動器(215)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，有效載荷(110)相對于海床(125)靜止，其中，檢測船舶(100)的移動和檢測電纜(I 15)的移動中的至少一者包含檢測相對于海床(125)的移動。
全文摘要
一種阻尼控制系統(tǒng)(120)，包含第一傳感器(205)，其被配置為檢測船舶(100)的移動，并產(chǎn)生表示船舶(100)的移動的第一信號；第二傳感器(210)，其被配置為檢測電纜(115)的移動，并產(chǎn)生表示電纜(115)的移動的第二信號。致動器(215)被配置為在力事件期間對施加到有效載荷(110)的力進行阻尼。力事件至少部分地由于船舶(100)和電纜(115)的移動引起?？刂破?220)被配置為，至少部分地基于第一與第二信號來識別力事件，并在力事件期間對致動器(215)進行控制，以便對施加到有效載荷(110)的力進行實質(zhì)性的阻尼。
文檔編號G05D15/01GK102713781SQ201080061921
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
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