1.一种面向变径缆的绞车控制系统,其特征在于:包括用于控制缆绳(4)横向进给的丝杠机构(1)和用于控制缆绳(4)旋转缠绕的卷筒机构(2),所述丝杠机构(1)和卷筒机构(2)配合完成缆绳(4)的放缆和收缆运动,
还包括控制机构(3),所述控制机构(3)收集来自丝杠机构(1)和卷筒机构(2)的旋转角度信息及缆径信息,通过计算得到并存储缆绳(4)的各项参数,同时向丝杠机构(1)和卷筒机构(2)反馈转速调节指令。
2.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统,其特征在于:所述丝杠机构(1)包括排缆丝杠(101),所述排缆丝杠(101)上安装沿其直线运动的滑轮(102),
所述排缆丝杠(101)的一端安装用于调节排缆丝杠(101)转速的丝杠马达(103),另一端安装用于传递排缆丝杠(101)旋转角度信息的丝杠编码器(104),
所述丝杠马达(103)上还连接丝杠双向比例阀(105)。
3.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统,其特征在于:所述卷筒机构(2)包括储缆卷筒(201),储缆卷筒(201)与排缆丝杠(101)平行设置,沿储缆卷筒(201)的中心穿设转轴(2011),
所述转轴(2011)的一端安装用于驱动储缆卷筒(201)旋转的卷筒马达(202),另一端安装用于传递卷筒马达(202)旋转角度信息的卷筒编码器(203),
所述卷筒马达(202)上还连接卷筒双向比例阀(204)。
4.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统,其特征在于:控制机构(3)包括与缆绳(4)接触安装的缆径检测模块(303),
所述控制机构(3)还包括控制器(301)和监控主机(302),所述控制器(301)分别连接丝杠编码器(104)、卷筒编码器(203)和缆径检测模块(303)。
5.如权利要求1所述的一种面向变径缆的绞车控制系统,其特征在于:所述缆径检测模块(303)包括上下相对设置的上滚轮(3032)和下滚轮(3031),还包括用于固定上滚轮(3032)的上支架(3033)和用于固定下滚轮(3031)的下支架(3038),
所述上滚轮(3032)的中部穿设上连接轴(3035),所述上滚轮(3032)通过上连接轴(3035)与上支架(3033)配合,
所述下滚轮(3031)的中部穿设下连接轴(3037),所述下滚轮(3031)通过下连接轴(3037)与下支架(3038)配合,
所述上连接轴(3035)的轴心通过位移传感器(3036)与下连接轴(3037)的轴心固接,所述上连接轴(3035)的顶部安装弹簧(3034),所述上连接轴(3035)通过弹簧(3034)与上支架(3033)抵接,所述上支架(3033)上开设用于容纳弹簧(3034)的空腔(3039)。
6.一种利用权利要求1所述面向变径缆的绞车控制系统的控制方法,其特征在于还包括以下步骤:
第一步:参数初始化;
令k=1,ld(1)=d,layers=1,turns(1)=0,pd=0,δpd=0,ps=0,δps=0,l(1)=0,lall=0;
其中,k为缆绳(4)的段数;
ld(1)为第一段缆绳(4)的缆径;
d为系统初始时刻采集到的缆径;
layers为储缆层数;
turns(1)为第一层中储缆圈数;
pd为缆绳(4)在储缆卷筒(201)上的累积横移距离;
δpd为pd的增量;
ps为缆绳(4)在排缆丝杠(101)上的累积横移距离;
δps为ps的增量;
l(1)为第一段缆长;
lall为总缆长;
第二步:按设定的周期长度执行收缆或放缆操作,并检测缆径,若缆径发生变化,则跳转第三步,若缆径未发生变化,则跳转第四步;
判断缆径是否发生变化的算法为:
其中,d为当前始时刻采集到的缆径;
ld(k)为第k段缆绳(4)的缆径;
若满足上式则判断缆径未发生变化,若不满足上式则认为缆径发生了变化;
第三步:更新缆绳(4)的段数和缆径;
更新算法如下:
其中,k为缆绳(4)的段数;
ld(k)为第k段缆绳(4)的缆径;
d为当前始时刻采集到的缆径;
第四步:结合编码器反馈的数据,计算并存储储缆过程相关参数;
计算参数的过程为:
d(layers)=d(layers-1)+ld(k);
其中,pd为缆绳(4)在储缆卷筒(201)上的累积横移距离;
δpd为pd的增量;
δnum为储缆卷筒运转角度的脉冲增量;
n为编码器一圈脉冲数;
ld(k)为第k段缆绳(4)的缆径;
layers为储缆层数;
int()为取整函数,
turns(k)为第k层中储缆圈数;
δturns(k)为第k层的储缆圈数增量;
d(k)为第k层储缆卷筒(201)的外径;
l(k)为第k段缆长;
δl(k)为第k层缆长增量;
π为圆周率;
lall为总缆长;
第五步:计算和执行绞车转速控制;
绞车转速控制还包括以下步骤:
a、储缆卷筒(201)转速控制;
此步骤需计算储缆卷筒(201)的转速,计算方法如下:
其中,ω为储缆卷筒(201)的转速;
δnum为储缆卷筒(201)运转角度的脉冲增量;
n为编码器一圈脉冲数;
t为采样周期;
b、同步控制;
包含如下算法:
其中,ps为缆绳(4)在排缆丝杠(101)上的累积横移距离;
δps为ps的增量;
δnum2为排缆丝杠(101)运转角度的脉冲增量;
n为编码器一圈脉冲数;
lc为丝杆螺纹距;
c、排缆丝杠(101)转速控制;
第六步:判断收缆或放缆操作是否结束,若结束,则跳转第七步,若未结束,则跳转第二步;
第七步:结束收缆或放缆操作,输出第四步中存储的参数。
7.如权利要求6所述一种面向变径缆绞车控制系统的控制方法,其特征在于:所述第七步中输出的参数包括储缆层数,各层储缆圈数,缆绳(4)的段数,各缆径储缆长度以及当前总缆长。