一种自升式海洋平台升降装置同步控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自升式海洋平台升降装置同步控制方法及装置，其特征在于：(1)测量自升式海洋平台升降装置多组电机的转速和位置；(2)选取多组电机的转速平均值与每台电机转速比较得到差值，采用PID控制算法得到速度同步补偿控制量；(3)选取多组电机的位置平均值与每台电机位置比较得到差值，采用模糊PI控制算法得到位置同步补偿控制量；(4)利用倾角传感器测量自升式海洋平台倾斜角度；(5)将速度跟踪控制器输出信号、速度同步补偿控制量和位置同步补偿控制量合成输出为控制信号；(6)控制信号控制电机的转速，达到同步控制多组电机的目的。该控制技术同时考虑到升降速度和升降高度，更好地满足平台的平稳升降要求。

【技术实现步骤摘要】
一种自升式海洋平台升降装置同步控制方法及装置
本专利技术涉及一种控制方法及装置，特别涉及一种针对自升式海洋平台升降装置的同步控制方法及装置。
技术介绍
自升式海洋钻井平台是重要的海洋油气资源开采装备之一。主要组成部分包括平台本体、桩腿、升降装置等，平台本体主要用于承载钻井设备及人员生活设施；桩腿使平台支撑于海底，承受平台自身重力及海上风浪等恶劣环境带来的外力；升降装置控制平台的升、降。自升式平台的关键技术之一是它的升降系统，目前大多数自升式平台采用的是齿轮齿条相啮合的升降装置。平台升降系统通常由多套安装在船体固桩架上的电动机驱动的“小齿轮升降单元组”和“控制装置”组成。每套“小齿轮升降单元组”均通过船体固桩架与安装在桩腿上的齿条相啮合，通过控制系统，实现平台或桩腿的上升和下降。在对平台升降装置的控制中，要求平台上的各桩腿能够同步上升和下降，保持升降高度的一致，否则有可能使平台发生倾斜甚至侧翻，将会对人员及设备造成很大的危害。因此，在对自升式海洋钻井平台升降系统的控制中，尤其需对升降系统进行同步控制，以保证平台工作的安全性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于自升式海洋平台升降装置的同步控制技术。选择PLC作为系统控制器，对平台单个桩腿多电机采用速度偏差耦合同步控制方式，平台三台主电机采用速度-位置偏差耦合同步控制方式，以实现自升式海洋平台升降过程中的平衡控制。本专利技术的技术方案是：一种自升式海洋平台升降装置同步控制装置方法，其特征在于包括如下步骤：(1)利用多组旋转编码器测量自升式海洋平台升降装置多组电机的转速v和位置s；(2)选取多组电机的转速平均值作为评价转速，并与每一台电机实际转速v比较得到差值，该差值经PLC内部速度同步补偿器采用PID控制算法调节后得到速度同步补偿控制量；(3)选取多组电机的位置平均值作为评价位置，并与每一台电机实际位置s比较得到差值，该差值经PLC内部位置同步补偿器采用模糊PI控制算法调节后得到位置同步补偿控制量；(4)利用倾角传感器测量自升式海洋平台倾斜角度，经过调理电路和A/D转换进入PLC；(5)速度跟踪控制器控制电机的正常运行，将速度跟踪控制器输出信号、步骤(2)获取的速度同步补偿控制量和步骤(3)获取的位置同步补偿控制量合成输出为控制信号；(6)根据PLC实时判定自升式海洋平台倾角情况，利用步骤(5)输出的控制信号经过D/A转换传输至变频器，通过变频器控制电机的转速，达到同步控制多组电机的目的。一种自升式海洋平台升降装置同步控制装置，其特征在于：控制装置包括上位机、PLC、高速计数模块、旋转编码器和倾角传感器，所述倾角传感器安装在自升式海洋平台上，倾角传感器通过调理电路、A/D模块与PLC连接，所述PLC内部包括速度跟踪控制器、位置同步补偿器和速度同步补偿器，所述PLC与上位机连接，所述PLC通过多组D/A模块与多组变频器连接，所述变频器分别与多组电机连接；多组旋转编码器分别安装在电机上，多组旋转编码器通过高速计数模块与PLC连接。所述升降装置为三桩腿桁架式结构，所述升降装置包括安装于桩腿上的齿条、安装于海洋平台的三组七齿齿轮、多组电机和减速箱，所述减速箱采用双齿轮输出固定在齿条两侧，所述减速箱分别安装在多组电机上。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、根据自升式海洋钻井平台升降过程同步控制要求，对于每条桩腿的多台电机，采用多电机速度偏差耦合同步控制方式。对于平台的三台主电机，采用多电机速度-位置偏差耦合同步控制方式。在单根桩腿多电机速度同步控制的基础上引入位置同步控制的控制方式，同时考虑到了平台的升降速度和升降高度，更加适合海洋平台升降系统的平衡控制。2、位置偏差耦合控制器采用模糊PI控制算法，增加了系统的鲁棒性。3、基于PLC构建同步控制试验平台，验证了对桩腿多电机采用速度和位置混合同步控制方式是可行的。附图说明图1为自升式海洋平台升降装置同步控制装置方法步骤。图2为基于PLC的平台升降装置同步控制系统构成框图。图3为升降系统单电机双齿轮输出结构示意图。图4为单桩腿多电机速度偏差耦合同步控制结构图。图5为速度-位置偏差耦合同步控制结构图。图中：海洋平台1、电机2、变频器3、D/A模块4、旋转编码器5、倾角传感器6、调理电路7、A/D模块8、高速计数模块9、PLC10、速度跟踪控制器10.1、速度同步补偿器10.2、位置同步补偿器10.3、上位机11、减速箱12、七齿齿轮13、齿条14。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步描述：如图1-2所示，安装在海洋平台1每条桩腿的电机2转速控制采用多电机速度-位置偏差耦合同步控制方式。利用多组旋转编码器5测量自升式海洋平台2升降装置多组电机2的转速v和位置s；选取多组电机2转速平均值作为评价转速，并与每一台电机实际转速v比较得到差值，该差值经PLC10内部速度同步补偿器10.2采用PID控制算法调节后得到速度同步补偿控制量；选取多组电机2的位置平均值作为评价位置，并与每一台电机实际位置s比较得到差值，该差值经PLC10内部位置同步补偿器10.3采用模糊PI控制算法调节后得到位置同步补偿控制量；利用倾角传感器6测量自升式海洋平台1倾斜角度，经过调理电路7和A/D转换进入PLC10；速度跟踪控制器10.1控制电机2的正常运行，将速度跟踪控制器10.1输出信号、速度同步补偿控制量和位置同步补偿控制量合成输出为控制信号；根据PLC10实时判定自升式海洋平台倾角情况，将控制信号经过D/A转换传输至变频器3，通过变频器3控制电机2的转速，达到同步控制多组电机同步控制的目的。通过偏差耦合控制方式，将多台独立工作的桩腿电机联系起来，使各电机之间相互影响，在每台电机为达到给定转速进行自我调整的同时，结合其他电机的转速情况对自身速度控制器的输出值进行补偿。评价转速取多组电机实际转速的平均值，更好地实现对桩腿电机转速的协调控制。如图2所示，控制装置包括上位机11、PLC10、高速计数模块9、旋转编码器5和倾角传感器6，所述倾角传感器6安装在自升式海洋平台1上，倾角传感器6通过调理电路7、A/D模块8与PLC10连接，所述PLC10内部包括速度跟踪控制器10.1、速度同步补偿器10.2和位置同步补偿器10.3，所述PLC10与上位机11连接，所述PLC10通过多组D/A模块4与多组变频器3连接，所述变频器3分别与多组电机2连接；多组旋转编码器分5别安装在电机2上，多组旋转编码器5通过高速计数模块9与PLC10连接。自升式海洋平台升降装置同步控制系统由上位机、PLC、变频器、电机、编码器等组成。采用PLC作为系统控制器，选用增量式旋转编码器对电机转速及位置进行测量，采用倾角传感器对平台倾斜角度进行测量。电机采用变频调速控制，每台电机主要包括速度跟踪控制模块、速度同步补偿控制模块、位置同步补偿控制模块和变频调速模块，速度跟踪控制器、速度同步补偿控制器均采用PID控制算法，位置同步补偿控制器采用模糊PI控制算法。PLC主要完成对输入信号的采集、各种控制算法设计及输出控制信号。若实测的平台倾角未超过限定值，PLC以正常运行控制程序执行，若超过限定值，则PLC执行同步控制程序，以实现平台的自动平衡控制。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自升式海洋平台升降装置同步控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)利用多组旋转编码器测量自升式海洋平台升降装置多组电机的转速v和位置s；(2)选取多组电机的转速平均值

【技术特征摘要】
1.一种自升式海洋平台升降装置同步控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)利用多组旋转编码器测量自升式海洋平台升降装置多组电机的转速v和位置s；(2)选取多组电机的转速平均值作为评价转速，并与每一台电机实际转速v比较得到差值，该差值经PLC内部速度同步补偿器采用PID控制算法调节后得到速度同步补偿控制量；(3)选取多组电机的位置平均值作为评价位置，并与每一台电机实际位置s比较得到差值，该差值经PLC内部位置同步补偿器采用模糊PI控制算法调节后得到位置同步补偿控制量；(4)利用倾角传感器测量自升式海洋平台倾斜角度，经过调理电路和A/D转换进入PLC；(5)速度跟踪控制器控制电机的正常运行，将速度跟踪控制器输出信号、步骤(2)获取的速度同步补偿控制量和步骤(3)获取的位置同步补偿控制量合成输出为控制信号；(6)根据PLC实时判定自升式海洋平台倾角情况，利用步骤(5)输出的控制信号经...

【专利技术属性】
技术研发人员：何新霞，史蕾，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37