【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋工程装备，涉及一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台及其控制方法。
技术介绍
1、随着海洋工业发展，人们对海上作业的需求不再仅满足于简单的运输和捕捞，海上无人开采，远洋风电等新兴海上产业如雨后春笋接踵而至。海上作业环境相比陆地更加复杂，海上作业时常受风、浪等外部干扰组成的多自由度以及耦合运动，给海上作业安全和稳定性带来大挑战，其格外需要船舶、海工装备保持位置相对稳定，或不同浮式装置在共同完成某项任务时保持相对位置不变。因此，许多陆地设备迁移至海上工作时，必须配置相应的补偿平台或平衡调节器抑制波浪扰动，通过机器自身的运动来达到海工设备的相对平稳运行，使作业人员或工作设备在惯性空间保持相对的稳定，从而保障海上作业安全顺利实施；此外海工设备于船舶上工作运行时，易受到船舶等自身的主动推进装置影响，因船舶在航行过程中其柴油机为主的主动推进装置在机械运转中会产生一种不同于风扰波浪等外界影响下的船体自身振动的高频振动，现有补偿平台以解决海上风浪造成的大幅摇动忽视此类柴油机产生的高频振动。
2、为保证作业人员以及海工装备的安全、高效和准确，平台除了需要拥有升沉、单方向摇摆的调节外，还应具有横摇、纵摇等多自由度的耦合运动调节。现有的补偿平台或平衡调节器大多数存在功能单一的问题，只能单方面满足升沉及单方向摇摆的调节，不支持多自由度平衡调节，部分调节器虽具备多方向的调节功能，但是仪器体型过于庞大，占据大量空间，而且不具备随工作场景变化更改仪器高度功能，缺少灵活性且难以运输。此外平台的调节精度还与控制方式有关，现今的位移、
技术实现思路
1、为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台及其控制方法，解决了现有多自由度平台体型过大、缺少灵活性且难以运输，以及调节精度低、难以应对推进装置引起的高频振动的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，包括上平台，所述上平台与笔式电动推杆、升降机构组件之间通过万向节球铰组件转动连接；所述笔式电动推杆、升降机构组件的底部固定于底座上表面；位移传感器组件固定于笔式电动推杆、升降机构组件的侧面；姿态传感器组件的第一姿态传感器安装于上平台的下表面；姿态传感器组件的第二姿态传感器安装与底座上表面；减震过滤能量收集装置固定于底座底部；储能装置、非奇异滑模控制器固定于底座上表面，其中，储能装置与位移传感器组件、减震过滤能量收集装置通过电路连接；非奇异滑模控制器与笔式电动推杆、升降机构组件、位移传感器组件、姿态传感器组件、储能装置通过电路连接；
3、所述升降机构组件包括第一升降机构和第二升降机构，所述位移传感器组件包括第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器；其中，第一位移传感器固定于第一升降机构侧面，第二位移传感器固定于第二升降机构侧面，第三位移传感器固定于笔式电动推杆侧面。
4、进一步地，所述笔式电动推杆包括第三螺纹连接头，所述第三螺纹连接头一端与万向节球铰组件的第三万向节球铰的第三万向节球铰球铰座通过螺纹连接，第三螺纹连接头另一端与第三内圆管螺纹连接；所述第三内圆管内嵌于外圆管法兰套筒中；第三丝杆与第三内圆管下端的螺纹连接，第三齿轮箱与第三丝杆通过齿轮连接；第三电机输出端与第三齿轮箱通过齿轮连接；所述第三电机、第三齿轮箱固定于外圆管法兰套筒中；所述外圆管法兰套筒垂直固定于底座的上表面；第三万向节球铰的第三万向节球铰球头与上平台固定连接，第三万向节球铰球铰座与第三万向节球铰球头之间转动连接。
5、进一步地，所述第一升降机构包括第一螺纹连接头，第一螺纹连接头上端与万向节球铰组件的第一万向节球铰的第一万向节球铰球铰座螺纹连接，第一螺纹连接头下端与第一内圆管螺纹连接；第一万向节球铰的第一万向节球铰球头与上平台固定连接，第一万向节球铰球头与第一万向节球铰球铰座转动连接；所述第一内圆管内嵌于第一外圆管轴销套筒中，并与第一外圆管轴销套筒滑动连接；第一电机固定于第一齿轮箱外侧，第一电机的输出端与第一齿轮箱通过齿轮传动连接；第一齿轮箱与第一丝杆通过齿轮传动连接，第一丝杆与第一内圆管下端的螺纹连接；所述第一外圆管轴销套筒通过第一带槽轴销与第一推杆连接件转动连接；所述第一推杆连接件与底座固定连接。
6、进一步地，所述第二升降机构包括第二螺纹连接头，所述第二螺纹连接头上端与万向节球铰组件的第二万向节球铰的第二万向节球铰球铰座螺纹连接，第二万向节球铰的第二万向节球铰球头与上平台固定连接，第二万向节球铰球铰座与第二万向节球铰球头转动连接；第二螺纹连接头下端与第二内圆管螺纹连接；所述第二内圆管内嵌于第二外圆管轴销套筒中，并与第二外圆管轴销套筒滑动连接；第二电机固定于第二齿轮箱外侧，第二电机的输出端与第二齿轮箱通过齿轮传动连接，第二齿轮箱与第二丝杆通过齿轮传动连接，第二丝杆与第二内圆管下端的螺纹连接；所述第二外圆管轴销套筒通过第二带槽轴销与第二推杆连接件转动连接；所述第二推杆连接件与底座固定连接。
7、进一步地，所述第一位移传感器包括第一位移传感器主体，所述第一位移传感器主体侧面固定有第一位移传感器固定件，第一位移传感器固定件与第一升降机构中第一外圆管轴销套筒固定连接；第一位移传感器伸缩杆滑动连接于第一位移传感器主体内部；第一位移传感器伸缩杆顶部通过第一位移传感器固定螺母、第一位移传感器紧固螺母与第一位移传感器同步连接件固定连接；第一位移传感器同步连接件与第一升降机构的第一螺纹连接头固定连接。
8、进一步地，所述第二位移传感器包括第二位移传感器主体，所述第二位移传感器主体侧面固定有第二位移传感器固定件，第二位移传感器固定件与第二升降机构中第二外圆管轴销套筒固定连接；第二位移传感器伸缩杆滑动连接于第二位移传感器主体内部；第二位移传感器伸缩杆顶部通过第二位移传感器固定螺母、第二位移传感器紧固螺母与第二位移传感器同步连接件固定连接；第二位移传感器同步连接件与第二升降机构中第二螺纹连接头固定连接。
9、进一步地，所述第三位移传感器包括第三位移传感器主体，所述第三位移传感器主体侧面固定有第三位移传感器固定件，第三位移传感器固定件与笔式电动推杆中的外圆管法兰套筒固定连接；第三位移传感器伸缩杆滑动连接于第三位移传感器主体内部；第三位移传感器伸缩杆顶部通过第三位移传感器固定螺母、第三位移传感器紧固螺母与第三位移传感器同步连接件固定连接；第三位移传感器同步连接件与笔式电动推杆中第三螺纹连接头固定连接。
10、进一步地，所述减震过滤能量收集装置包括圆形薄钢板，所述圆形薄钢板上下两面均固定有支撑杆，其中上面的支撑杆与底座底部固定连接，下面的支撑杆与海上甲板固定，且上下两面的支撑杆位置不同；所述圆形薄钢板上表面固定有压电陶瓷，所述压电陶瓷与圆形薄钢板同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，包括上平台（1），其特征在于，所述上平台（1）与笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）之间通过万向节球铰组件（2）转动连接；所述笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）的底部固定于底座（5）上表面；位移传感器组件（6）固定于笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）的侧面；姿态传感器组件（7）的第一姿态传感器（71）安装于上平台（1）的下表面；姿态传感器组件（7）的第二姿态传感器（72）安装与底座（5）上表面；减震过滤能量收集装置（8）固定于底座（5）底部；储能装置（9）、非奇异滑模控制器（10）固定于底座（5）上表面，其中，储能装置（9）与位移传感器组件（6）、减震过滤能量收集装置（8）通过电路连接；非奇异滑模控制器（10）与笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）、位移传感器组件（6）、姿态传感器组件（7）、储能装置（9）通过电路连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述笔式电动推杆（3）包括第三螺纹连接头（306），所述第三螺纹连接头（306）一端与万向节球铰组件（2）的第三万向节
3.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述第一升降机构（41）包括第一螺纹连接头（416），第一螺纹连接头（416）上端与万向节球铰组件（2）的第一万向节球铰（21）的第一万向节球铰球铰座（212）螺纹连接，第一螺纹连接头（416）下端与第一内圆管（411）螺纹连接；第一万向节球铰（21）的第一万向节球铰球头（211）与上平台（1）固定连接，第一万向节球铰球头（211）与第一万向节球铰球铰座（212）转动连接；所述第一内圆管（411）内嵌于第一外圆管轴销套筒（412）中，并与第一外圆管轴销套筒（412）滑动连接；第一电机（414）固定于第一齿轮箱（415）外侧，第一电机（414）的输出端与第一齿轮箱（415）通过齿轮传动连接；第一齿轮箱（415）与第一丝杆（413）通过齿轮传动连接，第一丝杆（413）与第一内圆管（411）下端的螺纹连接；所述第一外圆管轴销套筒（412）通过第一带槽轴销（417）与第一推杆连接件（418）转动连接；所述第一推杆连接件（418）与底座（5）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述第二升降机构（42）包括第二螺纹连接头（426），所述第二螺纹连接头（426）上端与万向节球铰组件（2）的第二万向节球铰（22）的第二万向节球铰球铰座（222）螺纹连接，第二万向节球铰（22）的第二万向节球铰球头（221）与上平台（1）固定连接，第二万向节球铰球铰座（222）与第二万向节球铰球头（221）转动连接；第二螺纹连接头（426）下端与第二内圆管（421）螺纹连接；所述第二内圆管（421）内嵌于第二外圆管轴销套筒（422）中，并与第二外圆管轴销套筒（422）滑动连接；第二电机（424）固定于第二齿轮箱（425）外侧，第二电机（424）的输出端与第二齿轮箱（425）通过齿轮传动连接，第二齿轮箱（425）与第二丝杆（423）通过齿轮传动连接，第二丝杆（423）与第二内圆管（421）下端的螺纹连接；所述第二外圆管轴销套筒（422）通过第二带槽轴销（427）与第二推杆连接件（428）转动连接；所述第二推杆连接件（428）与底座（5）固定连接。
5.根据权利要求1或3所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述第一位移传感器（61）包括第一位移传感器主体（611），所述第一位移传感器主体（611）侧面固定有第一位移传感器固定件（613），第一位移传感器固定件（613）与第一升降机构（41）中第一外圆管轴销套筒（412）固定连接；第一位移传感器伸缩杆（614）滑动连接于第一位移传感器主体（611）内部；第一位移传感器伸缩杆（614）顶部通过第一位移传感器固定螺母（615）、第一位移...
【技术特征摘要】
1.一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，包括上平台（1），其特征在于，所述上平台（1）与笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）之间通过万向节球铰组件（2）转动连接；所述笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）的底部固定于底座（5）上表面；位移传感器组件（6）固定于笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）的侧面；姿态传感器组件（7）的第一姿态传感器（71）安装于上平台（1）的下表面；姿态传感器组件（7）的第二姿态传感器（72）安装与底座（5）上表面；减震过滤能量收集装置（8）固定于底座（5）底部；储能装置（9）、非奇异滑模控制器（10）固定于底座（5）上表面，其中，储能装置（9）与位移传感器组件（6）、减震过滤能量收集装置（8）通过电路连接；非奇异滑模控制器（10）与笔式电动推杆（3）、升降机构组件（4）、位移传感器组件（6）、姿态传感器组件（7）、储能装置（9）通过电路连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述笔式电动推杆（3）包括第三螺纹连接头（306），所述第三螺纹连接头（306）一端与万向节球铰组件（2）的第三万向节球铰（23）的第三万向节球铰球铰座（232）通过螺纹连接，第三螺纹连接头（306）另一端与第三内圆管（301）螺纹连接；所述第三内圆管（301）内嵌于外圆管法兰套筒（302）中；第三丝杆（303）与第三内圆管（301）下端的螺纹连接，第三齿轮箱（305）与第三丝杆（303）通过齿轮连接；第三电机（304）输出端与第三齿轮箱（305）通过齿轮连接；所述第三电机（304）、第三齿轮箱（305）固定于外圆管法兰套筒（302）中；所述外圆管法兰套筒（302）垂直固定于底座（5）的上表面；第三万向节球铰（23）的第三万向节球铰球头（231）与上平台（1）固定连接，第三万向节球铰球铰座（232）与第三万向节球铰球头（231）之间转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述第一升降机构（41）包括第一螺纹连接头（416），第一螺纹连接头（416）上端与万向节球铰组件（2）的第一万向节球铰（21）的第一万向节球铰球铰座（212）螺纹连接，第一螺纹连接头（416）下端与第一内圆管（411）螺纹连接；第一万向节球铰（21）的第一万向节球铰球头（211）与上平台（1）固定连接，第一万向节球铰球头（211）与第一万向节球铰球铰座（212）转动连接；所述第一内圆管（411）内嵌于第一外圆管轴销套筒（412）中，并与第一外圆管轴销套筒（412）滑动连接；第一电机（414）固定于第一齿轮箱（415）外侧，第一电机（414）的输出端与第一齿轮箱（415）通过齿轮传动连接；第一齿轮箱（415）与第一丝杆（413）通过齿轮传动连接，第一丝杆（413）与第一内圆管（411）下端的螺纹连接；所述第一外圆管轴销套筒（412）通过第一带槽轴销（417）与第一推杆连接件（418）转动连接；所述第一推杆连接件（418）与底座（5）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的波浪过滤能量收集平台，其特征在于，所述第二升降机构（42）包括第二螺纹连接头（426），所述第二螺纹连接头（426）上端与万向节球铰组件（2）的第二万向节球铰（22）的第二万向节球铰球铰座（222）螺纹连接，第二万向节球铰（22）的第二万向节球铰球头（221）与上平台（1）固定连接，第二万向节球铰球铰座（222）与第二万向节球铰球头（221）转动连接；第二螺纹连接头（426）下端与第二内圆管（421）螺纹连接；所述第二内圆管（421）内嵌于第二外圆管轴销套筒（422）中，并与...
【专利技术属性】
技术研发人员：周效国，赵子翔，程泽楷，夏海波，濮辰浩，陆超，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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