垂直方向主动式波浪补偿控制系统设计研究

• 作 者: 王生海
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 海上救生艇起吊作业 波浪补偿 控制系统 波浪趋势判断

随着我国海洋工程产业的发展,海洋平台或船舶越来越频繁地进行着海上起吊作业,其作业范围从近海走向深海,甚至超深海,作业的难度也随之增大。船体或海洋平台的晃动、波浪的运动会对海上起吊作业带来很大的影响,甚至导致作业失败。因此,有必要研究波浪补偿技术,提高作业的安全性、平稳性。本文以海上救生艇起吊作业为应用背景,开展垂直方向主动式波浪补偿控制系统设计研究,提出一种基于波浪趋势判断的主动式波浪补偿控制系统,在现有常见主动式波浪补偿控制系统基础上增加入水(或出水)时机判断及过程控制功能,以进一步提高作业的安全性、平稳性。其大体思路为：采用声学波浪仪与运动参考单元(Motion Reference Unit,以下简称MRU)、张力传感器、转速传感器等组成传感器网络,感受波浪的起伏状况、船舶姿态运动以及救生艇的运动,传感器网络将采集的信息传到控制器,控制器经过分析判断,控制液压执行机构动作收放救生艇,达到波浪补偿的目的。本文研究了声学波浪仪测量数据的分析和处理算法,研究了船舶垂直方向运动测量与分析技术,分析了垂直方向主动式波浪补偿原理。本文设计了垂直方向主动式波浪补偿控制系统总体方案,将控制系统分为传感器网络、波浪补偿控制器、液压执行系统三部分,设计了液压执行系统原理图,并对控制系统进行了建模与仿真分析。本文基于PLC进行了垂直方向主动式波浪补偿控制系统设计,完成了控制系统的硬件组态,并编写了整个控制系统的控制程序。