一种基于PDF控制的恒张力绞车控制系统的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种基于pdf控制的恒张力绞车控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

随着世界人口的增加、人类生存环境的恶化和陆地资源的过度消耗，各国对海洋开发的需求日益增加。在海洋开发的过程中，海洋浮标起到重要的作用。海洋浮标是世界各国海洋环境监测与海洋灾害预报、海洋资源勘探等的主要手段之一。海洋浮标施放回收恒张力控制技术是浮标研究工程中的关键技术之海洋浮标收放作业中，由于海况的变化，导致船体做横摇、纵摇、垂荡及升沉运动，缆绳中张力发生突变，易导致浮标等贵重仪器受损。为确保作业平稳、安全，要求作业设备具有对张力准确测量、设定、自动恒定的功能。笔者以恒张力绞车作为研究对象，通过采用伪微分反馈控制(pdf)，保证缆绳中张力处于动态平衡。在收放过程中，当船体位于波峰时，为避免绳索过分张紧，需控制液压马达反向转动，卷筒迅速施放绳索；当船体位于波谷时，为避免绳索舒张、浮标撞向船体，需控制液压马达正向转动，卷筒迅速收紧绳索。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于pdf控制的恒张力绞车控制系统，通过调节液压马达出口比例溢流阀滋流压力，改变马达两油腔口压力差，设定绞车最大安全张力，在浮标收放作业过程中，以pdf为控制算法，实现对缆绳张力的闭环控制，达到保持绞车恒定张力的目的。

本发明所采用的技术方案是。

所述液压控制系统主要由油箱、动力泵组、电液比例方向阀、液压锁、压力传感器、液压马达、绞车、排缆器、张力传感器、重物、plc控制器、节流阀、二位二通阀、比例溢流阀和冷却阀组成。液压回路基本原理是绞车的最大安全张力由plc通过比例溢流阀控制。通过调节马达出口比例溢流阀的溢流压力，改变马达两油腔口压力差，以设定绞车的最大安全张力来达到绞车保持恒定张力的目的。

所述控制系统采用plc中模拟量输出编程控制，实现伪微分反馈控制以减少误差。通过plc拓展模块输出电压，控制马达回油口二位二通阀的通断，使马达两端口的压差保持恒定，进一步保证卷筒的扭矩恒定，从而保证缆绳张力的恒定。

本发明的有益效果是：该控制系统具有良好的鲁棒性，抗干扰能力强，有效实现绞车缆绳张力动态恒定，完全满足复杂海况下绞车恒张力控制要求。

附图说明

图1是本发明的恒张力绞车液压系统原理图。

图2是本发明的恒张力控制系统方框图。

图中：1.油箱，2.动力泵组，3.电液比例方向阀，4.液压锁，5.压力传感器，6.液压马达，7.绞车，8.排缆器，9.张力传感器，10.重物，11.plc控制器，12.节流阀，13.二位二通阀，14.比例溢流阀，15.冷却阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，液压控制系统主要由油箱、动力泵组、电液比例方向阀、液压锁、压力传感器、液压马达、绞车、排缆器、张力传感器、重物、plc控制器、节流阀、二位二通阀、比例溢流阀和冷却阀组成。

液压回路基本原理是绞车的最大安全张力由plc通过比例溢流阀控制。通过调节马达出口比例溢流阀的溢流压力，改变马达两油腔口压力差，以设定绞车的最大安全张力来达到绞车保持恒定张力的目的。

海洋浮标施放时，恒张力绞车液压系统电液比例方向阀左位通电，液压马达正向旋转，绞车卷筒施放缆绳完成施放过程。

海洋浮标回收时，恒张力绞车电液比例方向阀右向通电，液压马达反向旋转，绞车卷筒收紧缆绳完成回收。

在施放和回收过程中，由于海况复杂，绞车缆绳中张力处于动态变化，通过二位二通阀的通断来稳定液压马达两端压差。二位二通换向阀通电时，根据液压系统控制的最大安全张力，除了要给液压马达正常供油以维持钢丝绳张紧力矩外，多余的油将通过l口管路回到油箱。同时系统通过plc控制，反馈至电液比例方向阀，控制电机完成正转或者反转，使缆绳始终保持张紧状态。

液压系统设置有自锁功能，电液比例方向阀不通电时，系统处于中位，完成自锁，使浮标能停止在某个位置。

如图2，在对海洋浮标进行施放或回收作业时，绞车缆绳上的张力在不断变化，转速基本恒定，因此卷筒的运动状态也不会发生较大的变化。

从液压泵站流出的液压油压力恒定，因此只需调整比例溢流阀压力的设定值即可。根据液压控制的特点，为提高控制精度，控制系统采用plc中模拟量输出编程控制，实现伪微分反馈控制以减少误差。通过plc拓展模块输出电压，控制马达回油口二位二通阀的通断，使马达两端口的压差保持恒定，进一步保证卷筒的扭矩恒定，从而保证缆绳张力的恒定。

pdf系统模块中输入信号可变，以模拟不同的海况下系统的响应状况。在浮标收放作业过程中，绞车的最大安全张力由plc通过比例溢流阀控制，收放作业时保持绳缆张力的恒定，以pdf为控制算法，实现对张力的闭环控制。

技术特征：

技术总结
一种基于PDF控制的恒张力绞车控制系统，主要由油箱、动力泵组、电液比例方向阀、液压锁、压力传感器、液压马达、绞车、排缆器、张力传感器、重物、PLC控制器、节流阀、二位二通阀、比例溢流阀和冷却阀组成。该控制系统通过调节液压马达出口比例溢流阀滋流压力，改变马达两油腔口压力差，设定绞车最大安全张力，在浮标收放作业过程中，以PDF为控制算法，实现对缆绳张力的闭环控制，达到保持绞车恒定张力的目的。

技术研发人员：马晓伟
受保护的技术使用者：马晓伟
技术研发日：2016.08.30
技术公布日：2018.03.13