一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法技术

本发明专利技术属于疏浚工程技术领域，提出了一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，包括以下步骤：步骤1，安装角度传感器、抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器、变排量泵和运算计算机；步骤2，基于抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器和臂架角度传感器，计算当前时刻抓斗升降滑轮高度、开闭滑轮高度和斗齿高度；步骤3，基于牛顿迭代法，求解抓斗平挖运动控制方程，计算t+1时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置；步骤4，基于下一时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置，计算升降绞车和开闭绞车转速；根据升降绞车和开闭绞车转速控制泵排量，驱动相应绞车达到目标转速。本发明专利技术提高了抓斗挖掘精度，节省了疏浚工作的工程量。节省了疏浚工作的工程量。节省了疏浚工作的工程量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法


[0001]本专利技术涉及疏浚工程
，更具体地，涉及一种挖泥船的抓斗精挖控制方法。
技术背景
[0002]抓斗挖泥船配备有升降绞车与开闭绞车，抓斗通过钢丝绳连接至绞车，绞车转动带动抓斗运动。当前抓斗挖泥船大多为施工人员手动控制抓斗闭合过程。抓斗下放到目标深度后，升降绞车保持静止，开闭绞车向钢丝绳收回的方向转动，抓斗闭合。闭合过程中，斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影为一条曲线，因此抓斗控制精度低，且挖掘后形成的水底面高低不平。
[0003]因此采用自动化程序控制抓斗升降绞车与开闭绞车转动速度，使斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影为一条直线，即挖掘后形成的水底面为平面，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，使斗齿运动轨迹在垂直面内的投影为一条直线，提高抓斗挖掘精度。
[0005]技术方案
[0006]一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，其特征在于，包括以下步骤：<br/>[0007]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在抓斗挖泥船臂架与船体连接位置安装角度传感器，在抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车安装编码器，在抓斗控制室安装变排量泵控制抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车转速，在抓斗控制室安装高性能运算计算机；步骤2，基于抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器和臂架角度传感器，计算当前t时刻抓斗升降滑轮高度y
d
、开闭滑轮高度y
c
和斗齿高度y
a
；步骤3，基于牛顿迭代法，求解抓斗平挖运动控制方程，计算t+1时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置；步骤4，基于下一时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置，计算升降绞车和开闭绞车转速；根据升降绞车和开闭绞车转速控制泵排量，驱动相应绞车达到目标转速。2.如权利要求1所述一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，其特征在于，步骤2，基于抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器和臂架角度传感器，计算当前t时刻抓斗升降滑轮高度y
d
、开闭滑轮高度y
c
和斗齿高度y
a
；包括以下步骤：步骤2.1，利用臂架角度传感器计算臂架顶端点高度y
bm
＝L*sin(α)+H
d
，其中，L为臂架长度，α为臂架角度传感器示数，H
d
为臂架与船体连接点距离水面的高度，H
d
＝H
bm2
‑
D
d
，其中，H
bm2
为臂架底端点至船底的高度，D
d
为吃水，通过船舶吃水传感器获得；步骤2.2，根据升降绞车编码器示数r1和开闭绞车编码器示数r2，计算升降钢丝绳长度l
r1
＝r1*π*d1和开闭钢丝绳长度l
r2
＝r2*π*d2，其中，d1，d2分别为升降绞车和开闭绞车直径；步骤2.3，计算升降绞车出绳点到臂架顶端的钢丝绳长度l
″
r1
和开闭绞车到臂架顶端的钢丝绳长度l
″
r2
，，其中，d
bp1
，d
bp2
分别为臂架底端点至升降绞车出绳点和开闭绞车出绳点的距离，γ1，γ2分别为臂架底端点至升降绞车出绳点和开闭绞车出绳点连线与垂线的夹角、α为臂架与水平线夹角；步骤2.4，计算升降滑轮到臂架顶端钢丝绳长度l
′
r1
＝l
r1
‑
l
″
r1
，开闭滑轮到臂架顶端钢丝绳长度l
′
r2
＝l
r2
‑
l
″
r2
；步骤2.5，计算升降滑轮高度y
d
＝Y
bm
‑
l
′
r1
和开闭滑轮高度y
c
＝y
bm
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张红升，衣凡，庞景墩，潘永军，徐庆，贺海涛，吴易，何彦行，瞿代佳，周昭旭，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：