多点系泊定位四点系泊模型控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多点系泊定位四点系泊模型控制方法，该方法包括：建立四点系泊正解绝对运动模型和四点系泊正解相对运动模型；根据四点系泊正解绝对运动模型和四点系泊正解相对运动模型得到四点系泊逆解模型；建立系泊电机与系泊缆之间的驱动控制模型；根据四点系泊逆解模型和驱动控制模型建立四点系泊多电机协同定位控制模型，通过调节四点系泊多电机协同定位控制模型中的四个系泊电机转角，调节工作定位点位置偏差，以实现四点系泊多电机协同定位控制，将系泊平台定位在预设区域内。本发明专利技术将多点系泊定位分解为四角对称的多组四点系泊控制，通过多组四点系泊分布式协同控制能够有效实现系泊平台定位的稳定性、快速性和准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
多点系泊定位四点系泊模型控制方法


[0001]本专利技术涉及系泊控制
，尤其涉及一种多点系泊定位四点系泊模型控制方法。

技术介绍

[0002]多点系泊应用于工程船、半潜式海洋平台等定点定位和区域内移泊控制，系泊物大小不同所用的系泊点数不同，一般多为4点～16点。多点系泊控制中，系泊缆相互有影响，每个系泊绞车正/反转驱动系泊缆收紧/放松，各个系泊绞车之间必须相互协调才能实现系泊定位或移泊控制。但系泊控制领域的文献多是系泊特性分析、控制方法的功能性描述，没有明确的详细的系泊控制方法研究，缺少多点系泊之间的数学关系描述；对于需要螺旋桨推进协助多点系泊控制的，还存在控制复杂、不节能的问题，其没有充分发挥多点系泊的控制功能；已有的多点系泊控制文献缺少正解和逆解模型研究，多点系泊之间的协同缺少数学模型分析。因此，本专利技术研究多点系泊控制的四点系泊模型方法具有重要意义，其能够填补本领域内多点系泊正解
‑
逆解控制技术应用上的空白。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决系泊定位技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提供一种多点系泊定位四点系泊模型控制方法，该方法将多点系泊定位分解为四角对称的多组四点系泊控制，通过多组四点系泊分布式协同控制实现了系泊平台定位的稳定性、快速性和准确性。
[0004]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种多点系泊定位四点系泊模型控制方法，确定系泊平台的工作定位点，以所述工作定位点为中心对称设置四个锚点，所述四个锚点呈长方形，所述系泊平台的四个系泊出缆孔与对应的四个锚点分别连接有系泊缆，所述系泊缆通过系泊绞车调节线缆长度，所述系泊绞车通过系泊电机驱动，分别以所述长方形的长边和短边所在方向为X轴方向和Y轴方向，并以所述工作定位点为原点建立大地坐标系，所述方法包括：
[0006]基于所述大地坐标系确定所述长方形的长边间距和短边间距，并根据所述长边间距、所述短边间距和所述工作定位点的位置建立四点系泊正解绝对运动模型和四点系泊正解相对运动模型，所述四点系泊正解绝对运动模型为系泊缆长度与所述工作定位点位置之间的数学关系模型，所述四点系泊正解相对运动模型为系泊缆长度偏差与工作定位点位置偏差之间的数学关系模型；
[0007]根据所述四点系泊正解绝对运动模型和所述四点系泊正解相对运动模型得到四点系泊逆解模型；
[0008]建立系泊电机与系泊缆之间的驱动控制模型，所述驱动控制模型为系泊电机转角与系泊缆长度之间的数学关系模型；
[0009]根据所述四点系泊逆解模型和所述驱动控制模型建立四点系泊多电机协同定位
控制模型，通过调节所述四点系泊多电机协同定位控制模型中的四个系泊电机转角，调节工作定位点位置偏差，以实现四点系泊多电机协同定位控制，将所述系泊平台定位在预设区域内。
[0010]可选的，所述四点系泊正解绝对运动模型和所述四点系泊正解相对运动模型分别采用如下公式表示：
[0011][0012][0013]其中，L1～L4为四根系泊缆的长度，a、b分别为四点系泊长方形的短边长边间距的一半，(x，y，z)为工作定位点的位置坐标，ΔL1～ΔL4为四根系泊缆的长度偏差，(Δx，Δy，Δz)为工作定位点的位置偏差坐标。
[0014]可选的，所述四点系泊逆解模型采用如下公式表示：
[0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]可选的，系泊电机与系泊缆之间的驱动控制模型采用如下公式表示：
[0022][0023]其中，L
m
为对应系泊缆长度，K
m
为比例系数，θ
m
为对应系泊电机转角，ΔL
m
为对应系泊缆长度偏差，Δθ
m
为对应系泊电机转角偏差。
[0024]可选的，所述四点系泊多电机协同定位控制模型采用如下公式表示：
[0025][0026][0027]其中，Δθ
m1
～Δθ
m4
为系泊电机1至系泊电机4的电机转角偏差。
[0028]可选的，四点系泊多电机协同定位控制过程包括系泊缆长度
‑
张力控制和系泊联合定位控制过程。
[0029]可选的，所述系泊缆的出缆孔位置设置有张力传感器和长度编码器，用于测量系泊缆的张力和长度，系泊缆长度
‑
张力控制方法包括：
[0030]建立系泊电机转角
‑
转速
‑
转矩
‑
电流控制模型，系泊电机带角度编码器，用于测量系泊电机轴位置；
[0031]根据检测的系泊缆的张力和长度，通过所述系泊电机转角
‑
转速
‑
转矩
‑
电流控制模型对系泊电机的转矩和转角进行控制，以反馈调节系泊缆的张力和长度；
[0032]其中，所述系泊电机转角
‑
转速
‑
转矩
‑
电流控制模型采用如下公式表示：
[0033][0034][0035]I
m
＝K
φ
T
m
[0036]其中，T
s
是采样周期，是系泊电机转速，
△
Ω
m
是系泊电机转速偏差；T
m
是系
泊电机转矩，I
m
是系泊电机电流，K
Φ
是伺服电机电流与转矩的系数，近似为常数，K
p1
、K
i1
和K
d1
是位置环/转角环PID系数，K
p2
、K
i2
和K
d2
是转速环PID系数。
[0037]可选的，系泊联合定位控制方法包括：
[0038]通过系泊平台GPS定位系统或北斗定位系统确定的定位点位置，得到第一工作定位点位置偏差；
[0039]通过所述四点系泊多电机协同定位控制模型计算得到第二工作定位点位置偏差；
[0040]判断所述第一工作定位点位置偏差和所述第二工作定位点位置偏差是否均位于预设误差范围；
[0041]若均位于所述预设误差范围，则控制进入系泊缆恒张力控制模式；
[0042]若存在至少一个工作定位点位置偏差不在所述预设误差范围，则根据联合定位误差鉴别结果，控制进入系泊缆长度控制模式。
[0043]可选的，控制进入系泊缆恒张力控制模式为控制系泊缆的张力为预设张力，并使得系泊缆长度在定位误差范围内变化。
[0044]可选的，控制进入系泊缆长度控制模式时，所述方法还包括：
[0045]判断系泊缆张力是否小于或者等于张力限制值；
[0046]所述系泊缆张力小于或者等于张力限制值时，根据系泊平台的偏移方向进行电机收缆或者放缆控制，直至所述第一工作定位点位置偏差和所述第二工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多点系泊定位四点系泊模型控制方法，其特征在于，确定系泊平台的工作定位点，以所述工作定位点为中心对称设置四个锚点，所述四个锚点呈长方形，所述系泊平台的四个系泊出缆孔与对应的四个锚点分别连接有系泊缆，所述系泊缆通过系泊绞车调节线缆长度，所述系泊绞车通过系泊电机驱动，分别以所述长方形的长边和短边所在方向为X轴方向和Y轴方向，并以所述工作定位点为原点建立大地坐标系，所述方法包括：基于所述大地坐标系确定所述长方形的长边间距和短边间距，并根据所述长边间距、所述短边间距和所述工作定位点的位置建立四点系泊正解绝对运动模型和四点系泊正解相对运动模型，所述四点系泊正解绝对运动模型为系泊缆长度与所述工作定位点位置之间的数学关系模型，所述四点系泊正解相对运动模型为系泊缆长度偏差与工作定位点位置偏差之间的数学关系模型；根据所述四点系泊正解绝对运动模型和所述四点系泊正解相对运动模型得到四点系泊逆解模型；建立系泊电机与系泊缆之间的驱动控制模型，所述驱动控制模型为系泊电机转角与系泊缆长度之间的数学关系模型；根据所述四点系泊逆解模型和所述驱动控制模型建立四点系泊多电机协同定位控制模型，通过调节所述四点系泊多电机协同定位控制模型中的四个系泊电机转角，调节工作定位点位置偏差，以实现四点系泊多电机协同定位控制，将所述系泊平台定位在预设区域内。2.如权利要求1所述的多点系泊定位四点系泊模型控制方法，其特征在于，所述四点系泊正解绝对运动模型和所述四点系泊正解相对运动模型分别采用如下公式表示：泊正解绝对运动模型和所述四点系泊正解相对运动模型分别采用如下公式表示：其中，L1～L4为四根系泊缆的长度，a、b分别为四点系泊长方形的短边长边间距的一半，(x，y，z)为工作定位点的位置坐标，ΔL1～ΔL4为四根系泊缆的长度偏差，(Δx，Δy，Δz)为工作定位点的位置偏差坐标。3.如权利要求2所述的多点系泊定位四点系泊模型控制方法，其特征在于，所述四点系泊逆解模型采用如下公式表示：
4.如权利要求3所述的多点系泊定位四点系泊模型控制方法，其特征在于，系泊电机与系泊缆之间的驱动控制模型采用如下公式表示：其中，L
m
为对应系泊缆长度，K
m
为比例系数，θ
m
为对应系泊电机转角，ΔL
m
为对应系泊缆长度偏差，Δθ
m
为对应系泊电机转角偏差。5.如权利要求4所述的多点系泊定位四点系泊模型控制方法，其特征在于，所述四点系泊多电机协同定位控制模型采用如下公式表示：
其中，Δθ
m1
～Δθ
m4
为系泊电机1至系泊电机4的电机转角偏差。6.如权利要求5所述的多点系泊定位四点系泊模型控制方法，其特征在于，四点系泊多电机协同定位控制过程包括系泊缆长度
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张力控制和系泊联合定位控制过程。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂臣，曹玉琢，张国超，王昆仑，钟作寿，
申请(专利权)人：达器船用推进器江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：