海上作业起重机主动升沉补偿系统的设计与分析

吴金波　宋宇宸

华中科技大学，武汉，430074



海上作业起重机主动升沉补偿系统的设计与分析

吴金波宋宇宸

华中科技大学，武汉，430074

为补偿船用起重机在海上作业时的升沉运动，构造了基于二次调节静液传动技术的绞车液压驱动系统。首先，建立了升沉补偿系统的完整数学模型，提出了包含二次单元变量油缸位置环、二次单元马达速度环及二次单元马达位置环的三闭环控制结构。然后，给出了三闭环控制器的设计方法，为了得到起重机货物的位移，利用钢丝绳张力设计了状态观测器。最后，给出了一个设计实例，通过数字仿真从频域角度分析了升沉补偿系统的动态特性，为控制策略的研究打下基础。

主动升沉补偿；二次控制单元；海上作业；动态特性；海洋技术

0　引言

海上作业起重机属于重要的海洋工程装备，对于保障高海况下的作业效率和作业安全具有重要意义。国际上少数几个海洋技术发达的国家已掌握了主动波浪补偿起重机的核心技术，而我国在这方面的研究起步较晚，研究成果甚少，正处于发展阶段。升沉补偿系统按动力供应的不同可分为被动型、主动型和半主动型[1]。被动升沉补偿系统依靠蓄能器吸收母船升沉的能量，不需外界提供能量，但存在补偿精度低、补偿性能不稳定、滞后严重等问题[2]；主动升沉补偿系统利用惯导、张力传感器等构成闭环反馈控制，补偿精度高，抗干扰能力强，性能稳定，但是消耗的功率大[3-4]；……