专利名称：多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法
技术领域：
本发明涉及采取多点系泊系统进行船舶水面移位的控制方法，尤其涉及多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，具体适用于在确保船体设定朝向的基础上，通过多台收缆单元自动、平衡的实现船体的水面横向移位。
背景技术：
多点系泊系统是海洋工程船舶的重要组成部分，而收缆单元是多点系泊系统的关键设备之一，它能通过调整系在船舶上的多根缆绳长度控制船舶在水面上进行小范围的移动定位，从而便于进行海上作业。目前，大部分海洋工程船舶采用的是八点系泊系统，该八点系泊系统分别位于主船体的两侧舷边位置上，作业时船舷一侧四台收缆单元负责收缆， 另外四台负责放缆。在船舶进行水面横向移位的整个作业过程中，确保船头始终位于设定朝向至关重要，否则，海面风浪将会造成各收缆单元受力不均勻，严重时甚至会损坏缆绳和甲板。为确保船头始终位于设定朝向，四台收缆单元收缆的速度、长度是否同步十分关键。为实现四台收缆单元收缆速度、长度的同步，现有技术中采取人工单独操作的方法，即每台收缆单元均由人工操作，采用这种方法时，不仅对操作人员要求较高(不仅要具备丰富的操作经验，而且要具备一定的专业知识)，操作难度较大，而且安全性较弱，常由于操作不慎而对缆绳、甲板造成严重损害，此外，人工操作的工作效率非常低下。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的工作效率较低、安全性较差、操作难度较大的缺陷与问题，提供一种工作效率较高、安全性较强、操作难度较小的多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是
多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，该控制方法依次包括以下步
骤
第一步先向船体数据处理单元中输入船体设定朝向，再由手柄将收缆初始速度指令 4发至每台收缆单元中的子控制器上，然后由子控制器依PID算法对收缆初始速度指令
4进行处理以得到阀控信号，并将该阀控信号发至速度控制阀，再由速度控制阀根据阀控
信号操纵液压马达进行收缆操作；
第二步先由速度传感器测得缆绳的即时收缆速度，并将该即时收缆速度反馈进子控制器，同时，船体姿态测量系统测得船体的即时朝向角度值，并将该即时朝向角度值反馈进船体数据处理单元，再由船体数据处理单元依PID算法对即时朝向角度值、船体设定朝向
进行比较以得到船头向标定方向的角度偏移量与船尾向标定方向的角度偏移量i\V，
然后将船头向标定方向的角度偏移量ΔΛ、船尾向标定方向的角度偏移量发送至每台收缆单元中的子控制器上；
第三步先由子控制器根据公式Ffsm =JO7ct +ΙΓγΔτ + ^Ι’对接收到的收缆
初始速度指令Ρ^、船头向标定方向的角度偏移量&、船尾向标定方向的角度偏移量进行处理以得到收缆修正速度指令,其中，κ为通道信号比例系数，取值ι, 1「χ为船头向移动方向的反馈比例系数,Iv为船尾向移动方向的反馈比例系数，且JT^I1.均为正
权利要求
1.多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，其特征在于该控制方法依次包括以下步骤第一步先向船体数据处理单元中输入船体设定朝向，再由手柄将收缆初始速度指令 4发至每台收缆单元中的子控制器上，然后由子控制器依PID算法对收缆初始速度指令Fe进行处理以得到阀控信号，并将该阀控信号发至速度控制阀，再由速度控制阀根据阀控信号操纵液压马达进行收缆操作；第二步先由速度传感器测得缆绳的即时收缆速度，并将该即时收缆速度反馈进子控制器，同时，船体姿态测量系统测得船体的即时朝向角度值，并将该即时朝向角度值反馈进船体数据处理单元，再由船体数据处理单元依PID算法对即时朝向角度值、船体设定朝向进行比较以得到船头向标定方向的角度偏移量^与船尾向标定方向的角度偏移量4)、 然后将船头向标定方向的角度偏移量At、船尾向标定方向的角度偏移量4>’发送至每台收缆单元中的子控制器上；第三步先由子控制器根据公式I7sw =JO^1对接收到的收缆初始速度指令 、船头向标定方向的角度偏移量Αγ、船尾向标定方向的角度偏移量4F 进行处理以得到收缆修正速度指令其中，κ为通道信号比例系数，取值为船头向移动方向的反馈比例系数,Iy为船尾向移动方向的反馈比例系数，且JTf^r均为正数；再采用PID算法对收缆修正速度指令I7eM进行处理以得到阀控修正信号，然后将该阀控修正信号发至速度控制阀，再由速度控制阀根据阀控修正信号操纵液压马达进行收缆修正操作，……，依次循环，直至船体按船体设定朝向完成船舶在水面的横向移动；所述船体姿态测量系统包括控制箱本体、显示屏、GPS定位系统与两个GPS接收点，其中，控制箱本体、显示屏与GPS定位系统设置于驾驶室内，两个GPS接收点分别设置在船头和船尾；所述每台收缆单元都包括子控制器、速度控制阀、液压马达与速度传感器。
2.根据权利要求1所述的多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，其特征在于所述速度控制阀安装在船舱中的设备泵站上；所述液压马达安装在船舷的设备底座上，且液压马达与减速机、收缆卷筒相连接；所述速度传感器安装在船舷的卷筒上。
3.根据权利要求1或2所述的多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，其特征在于所述JCfIj依据速度控制阀的放大比例系数与收缆单元在船上布置的位置参数而定；所述速度控制阀的放大比例系数是指速度控制阀的控制信号强度依次经液压马达、减速机、收缆卷筒放大之后落实到缆绳运动速度上的放大比例系数。
4.根据权利要求3所述的多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，其特征在于所述多点系泊系统为八点系泊系统；所述多台收缆单元为四台收缆单元，分别为船头设置的两台收缆单元与船尾设置的两台收缆单元。
5.根据权利要求4所述的多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，其特征在于所述船头设置的两台收缆单元的1\为o，i〔v则与距船头之间的距离成反比；所述船尾设置的两台收缆单元的it为ο， ^则与距船尾之间的距离成反比。
全文摘要
多点系泊系统中多台收缆单元平衡横向移船的控制方法，该控制方法在使用中形成两个闭环控制系统，一个是收缆单元内部的速度闭环控制系统，包括子控制器、速度控制阀、液压马达与速度传感器，使用时通过速度传感器将缆绳的即时收缆速度反馈进子控制器以形成闭环；另一个是收缆单元外部的船头朝向闭环控制系统，包括船体数据处理单元与船体姿态测量系统，使用时通过船体姿态测量系统将即时朝向角度值反馈进船体姿态测量系统以形成闭环；通过这两个闭环控制系统的配合即可在确保船体设定朝向的基础上实现船体的水面横向移位，且均采用了PID算法。本设计不仅安全性较强、操作难度较小，而且工作效率较高、精确度较高。
文档编号G05D1/02GK102508491SQ201110376228
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者周建良, 徐潇, 朱真利, 李海, 毛玉国, 温新民, 赵丽雄, 马志刚 申请人:武汉船用机械有限责任公司