船用起重機多繩系統同步運動控制策略

黃哲, 趙庭祺, 王生海, 程宏宇, 陳海泉, 韓廣冬

(大連海事大學輪機工程學院, 大連 116000)

船用起重機是典型的欠驅動系統,在受到風、浪、流等外部載荷的干擾下,負載會產生大幅度擺動[1]。目前浮標和水下機器人等海洋設備的收放高度依賴于船用起重機的人工手動操縱進行起升作業。然而,工作效率低和人為因素存在潛在安全風險[2]都大大增加了時間和經濟成本。

因此,對船用起重機多繩系統進行動力學建模,并結合繩驅動并聯機器人同步控制策略,將模糊PID(proportional,integral,derivative)控制策略應用于船用起重機多繩系統,實現船用起重機柔性繩索間同步協調運動,對解決船用起重機吊裝過程減搖索易發生拉偏和斷裂等問題具有重要意義。

在船用起重機減搖方面,Martin等[3]開發了一種用于起重機吊重系統減搖的滑模控制器,結果表明只要開發出合適的控制器,使起重機準確地跟蹤修改后的軌跡,在抑制船用起重機吊重擺動方面非常有效。陳海泉等[4]建立了一種配備牽引索式減搖裝置的船用起重機吊重系統動力學模型,提出基于線速度追蹤的牽引系統恒張力控制方法。Wang等[5]提出一種三繩牽引機械防擺裝置,經過試驗證明該裝置相比于無防擺時的面外角和面內角分別減少92%和69%以上。王建立等[6]設計了一種新型伸縮套管式剛性減擺裝置,仿真結果表明建立了船舶-起重機-伸縮套管防擺裝置的三維動力學模型能真實模擬防擺裝置的減擺特性。龐振華等[7]針對起重機吊重擺動設計PID控制算法,仿真和試驗結果表明防搖控制器對起重機停擺有較大影響。……