專利名稱：多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采取多點系泊系統(tǒng)進行船舶水面移位的控制方法，尤其涉及多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，具體適用于在確保船體設(shè)定朝向的基礎(chǔ)上，通過多臺收纜單元自動、平衡的實現(xiàn)船體的水面橫向移位。
背景技術(shù)：
多點系泊系統(tǒng)是海洋工程船舶的重要組成部分，而收纜單元是多點系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，它能通過調(diào)整系在船舶上的多根纜繩長度控制船舶在水面上進行小范圍的移動定位，從而便于進行海上作業(yè)。目前，大部分海洋工程船舶采用的是八點系泊系統(tǒng)，該八點系泊系統(tǒng)分別位于主船體的兩側(cè)舷邊位置上，作業(yè)時船舷一側(cè)四臺收纜單元負責(zé)收纜， 另外四臺負責(zé)放纜。在船舶進行水面橫向移位的整個作業(yè)過程中，確保船頭始終位于設(shè)定朝向至關(guān)重要，否則，海面風(fēng)浪將會造成各收纜單元受力不均勻，嚴重時甚至?xí)p壞纜繩和甲板。為確保船頭始終位于設(shè)定朝向，四臺收纜單元收纜的速度、長度是否同步十分關(guān)鍵。為實現(xiàn)四臺收纜單元收纜速度、長度的同步，現(xiàn)有技術(shù)中采取人工單獨操作的方法，即每臺收纜單元均由人工操作，采用這種方法時，不僅對操作人員要求較高(不僅要具備豐富的操作經(jīng)驗，而且要具備一定的專業(yè)知識)，操作難度較大，而且安全性較弱，常由于操作不慎而對纜繩、甲板造成嚴重損害，此外，人工操作的工作效率非常低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的工作效率較低、安全性較差、操作難度較大的缺陷與問題，提供一種工作效率較高、安全性較強、操作難度較小的多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，該控制方法依次包括以下步
驟
第一步先向船體數(shù)據(jù)處理單元中輸入船體設(shè)定朝向，再由手柄將收纜初始速度指令 4發(fā)至每臺收纜單元中的子控制器上，然后由子控制器依PID算法對收纜初始速度指令
4進行處理以得到閥控信號，并將該閥控信號發(fā)至速度控制閥，再由速度控制閥根據(jù)閥控
信號操縱液壓馬達進行收纜操作；
第二步先由速度傳感器測得纜繩的即時收纜速度，并將該即時收纜速度反饋進子控制器，同時，船體姿態(tài)測量系統(tǒng)測得船體的即時朝向角度值，并將該即時朝向角度值反饋進船體數(shù)據(jù)處理單元，再由船體數(shù)據(jù)處理單元依PID算法對即時朝向角度值、船體設(shè)定朝向
進行比較以得到船頭向標定方向的角度偏移量與船尾向標定方向的角度偏移量i\V，
然后將船頭向標定方向的角度偏移量ΔΛ、船尾向標定方向的角度偏移量發(fā)送至每臺收纜單元中的子控制器上；
第三步先由子控制器根據(jù)公式Ffsm =JO7ct +ΙΓγΔτ + ^Ι’對接收到的收纜
初始速度指令Ρ^、船頭向標定方向的角度偏移量&、船尾向標定方向的角度偏移量進行處理以得到收纜修正速度指令,其中，κ為通道信號比例系數(shù)，取值ι, 1「χ為船頭向移動方向的反饋比例系數(shù),Iv為船尾向移動方向的反饋比例系數(shù)，且JT^I1.均為正
權(quán)利要求
1.多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，其特征在于該控制方法依次包括以下步驟第一步先向船體數(shù)據(jù)處理單元中輸入船體設(shè)定朝向，再由手柄將收纜初始速度指令 4發(fā)至每臺收纜單元中的子控制器上，然后由子控制器依PID算法對收纜初始速度指令Fe進行處理以得到閥控信號，并將該閥控信號發(fā)至速度控制閥，再由速度控制閥根據(jù)閥控信號操縱液壓馬達進行收纜操作；第二步先由速度傳感器測得纜繩的即時收纜速度，并將該即時收纜速度反饋進子控制器，同時，船體姿態(tài)測量系統(tǒng)測得船體的即時朝向角度值，并將該即時朝向角度值反饋進船體數(shù)據(jù)處理單元，再由船體數(shù)據(jù)處理單元依PID算法對即時朝向角度值、船體設(shè)定朝向進行比較以得到船頭向標定方向的角度偏移量^與船尾向標定方向的角度偏移量4)、 然后將船頭向標定方向的角度偏移量At、船尾向標定方向的角度偏移量4>’發(fā)送至每臺收纜單元中的子控制器上；第三步先由子控制器根據(jù)公式I7sw =JO^1對接收到的收纜初始速度指令 、船頭向標定方向的角度偏移量Αγ、船尾向標定方向的角度偏移量4F 進行處理以得到收纜修正速度指令其中，κ為通道信號比例系數(shù)，取值為船頭向移動方向的反饋比例系數(shù),Iy為船尾向移動方向的反饋比例系數(shù)，且JTf^r均為正數(shù)；再采用PID算法對收纜修正速度指令I(lǐng)7eM進行處理以得到閥控修正信號，然后將該閥控修正信號發(fā)至速度控制閥，再由速度控制閥根據(jù)閥控修正信號操縱液壓馬達進行收纜修正操作，……，依次循環(huán)，直至船體按船體設(shè)定朝向完成船舶在水面的橫向移動；所述船體姿態(tài)測量系統(tǒng)包括控制箱本體、顯示屏、GPS定位系統(tǒng)與兩個GPS接收點，其中，控制箱本體、顯示屏與GPS定位系統(tǒng)設(shè)置于駕駛室內(nèi)，兩個GPS接收點分別設(shè)置在船頭和船尾；所述每臺收纜單元都包括子控制器、速度控制閥、液壓馬達與速度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，其特征在于所述速度控制閥安裝在船艙中的設(shè)備泵站上；所述液壓馬達安裝在船舷的設(shè)備底座上，且液壓馬達與減速機、收纜卷筒相連接；所述速度傳感器安裝在船舷的卷筒上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，其特征在于所述JCfIj依據(jù)速度控制閥的放大比例系數(shù)與收纜單元在船上布置的位置參數(shù)而定；所述速度控制閥的放大比例系數(shù)是指速度控制閥的控制信號強度依次經(jīng)液壓馬達、減速機、收纜卷筒放大之后落實到纜繩運動速度上的放大比例系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，其特征在于所述多點系泊系統(tǒng)為八點系泊系統(tǒng)；所述多臺收纜單元為四臺收纜單元，分別為船頭設(shè)置的兩臺收纜單元與船尾設(shè)置的兩臺收纜單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，其特征在于所述船頭設(shè)置的兩臺收纜單元的1\為o，i〔v則與距船頭之間的距離成反比；所述船尾設(shè)置的兩臺收纜單元的it為ο， ^則與距船尾之間的距離成反比。
全文摘要
多點系泊系統(tǒng)中多臺收纜單元平衡橫向移船的控制方法，該控制方法在使用中形成兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)，一個是收纜單元內(nèi)部的速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括子控制器、速度控制閥、液壓馬達與速度傳感器，使用時通過速度傳感器將纜繩的即時收纜速度反饋進子控制器以形成閉環(huán)；另一個是收纜單元外部的船頭朝向閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括船體數(shù)據(jù)處理單元與船體姿態(tài)測量系統(tǒng)，使用時通過船體姿態(tài)測量系統(tǒng)將即時朝向角度值反饋進船體姿態(tài)測量系統(tǒng)以形成閉環(huán)；通過這兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)的配合即可在確保船體設(shè)定朝向的基礎(chǔ)上實現(xiàn)船體的水面橫向移位，且均采用了PID算法。本設(shè)計不僅安全性較強、操作難度較小，而且工作效率較高、精確度較高。
文檔編號G05D1/02GK102508491SQ201110376228
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者周建良, 徐瀟, 朱真利, 李海, 毛玉國, 溫新民, 趙麗雄, 馬志剛 申請人:武漢船用機械有限責(zé)任公司