液壓絞車(chē)柔性牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法，包括：(1)確定主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值；(2)速度控制器獲取當(dāng)前的閥芯開(kāi)度反饋值，并計(jì)算閥芯開(kāi)度比；(3)若閥芯開(kāi)度比不大于閾值，則以單調(diào)過(guò)阻尼的方式逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值值至閥芯開(kāi)度設(shè)定值，若閥芯開(kāi)度比大于閾值，則根據(jù)速度設(shè)定值與反饋速度值的差值以及閥芯開(kāi)度反饋值,實(shí)時(shí)給定閥芯開(kāi)度給定值；(4)液壓絞車(chē)根據(jù)主閥閥芯的開(kāi)度牽引柔性水下運(yùn)動(dòng)體以對(duì)應(yīng)速度運(yùn)動(dòng)；(5)循環(huán)執(zhí)行步驟(2)-(4)，直至小車(chē)速度達(dá)到設(shè)定值。本發(fā)明還公開(kāi)了對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)通過(guò)雙閉環(huán)控制對(duì)水下運(yùn)動(dòng)體的速度進(jìn)行控制，從而保證液壓牽引系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性、精確性及快速性。
【專利說(shuō)明】液壓絞車(chē)柔性牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于液壓絞車(chē)柔性牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類(lèi)對(duì)于海洋資源的探索，海洋實(shí)力的發(fā)展越來(lái)越得到各國(guó)的重視。水下運(yùn)動(dòng)體譬如水下輪式小車(chē)等具有操控性好，水下通過(guò)性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于水下探礦，水下作業(yè)及水下試驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域。針對(duì)水下運(yùn)動(dòng)體的工作特點(diǎn)，常選用液壓絞車(chē)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其具有工作效率高，負(fù)載能力強(qiáng)、密封問(wèn)題易于解決等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]圖1為一種典型的利用液壓絞車(chē)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體即水下小車(chē)的示意圖。其中，液壓泵站，電磁先導(dǎo)閥，主閥和液壓絞車(chē)滾筒101順序連接，水下小車(chē)通過(guò)兩根固定于滾筒中間的鋼絲繩柔性牽引。通過(guò)對(duì)于電磁先導(dǎo)閥的控制，可以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)液壓絞車(chē)系統(tǒng)液壓油的流量大小和方向，進(jìn)而控制液壓絞車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及方向，實(shí)現(xiàn)液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)水下小車(chē)在水下導(dǎo)軌上以一定的速度作往復(fù)間隙運(yùn)動(dòng)，1號(hào)導(dǎo)輪103和2號(hào)導(dǎo)輪104起到改變鋼絲繩運(yùn)動(dòng)方向及施加張緊力的作用。
[0004]由于水下運(yùn)動(dòng)體主要用于水下科學(xué)研究活動(dòng)，其在水下的運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定性(精確性)和可靠性非常重要，運(yùn)動(dòng)速度必須實(shí)時(shí)跟蹤并進(jìn)行精確控制，以確保運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度精確性和穩(wěn)定性。
[0005]目前，對(duì)于液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度控制，一般采用以速度為直接控制對(duì)象的單閉環(huán)控制方法，小車(chē)速度控制器依據(jù)速度設(shè)定值與測(cè)量值的差值基于模糊？10的控制策略產(chǎn)生控制信號(hào)，利用電磁先導(dǎo)閥的開(kāi)閉控制主閥閥芯開(kāi)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度控制。這種控制方法引入了模糊控制的思想，可以在一定程度上減小液壓系統(tǒng)非線性對(duì)速度控制精度所帶來(lái)的影響。
[0006]但是由于基于液壓絞車(chē)柔性牽引的水下運(yùn)動(dòng)體，譬如通過(guò)鋼絲繩牽引運(yùn)動(dòng)的水下小車(chē)的特點(diǎn)，上述基于模糊的控制方法對(duì)其速度控制的精確性和穩(wěn)定性還存在很大缺陷。具體來(lái)說(shuō)，首先，由于鋼絲繩為柔性牽引介質(zhì)，這會(huì)降低液壓牽引系統(tǒng)的剛度和穩(wěn)定性，使系統(tǒng)呈現(xiàn)柔性特性，抗干擾能力較差；另外，液壓伺服系統(tǒng)多為欠阻尼系統(tǒng)，使得液壓系統(tǒng)極易震蕩，穩(wěn)定性較差；而且，液壓系統(tǒng)通常采用閥控流量控制，其持續(xù)工作會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱，液壓油溫度升高，而液壓系統(tǒng)特性會(huì)隨液壓油溫度的變化而變化，故液壓系統(tǒng)具有參數(shù)時(shí)變性；最后，由于液壓系統(tǒng)管路具有一定長(zhǎng)度，液壓主閥響應(yīng)電磁先導(dǎo)閥控制指令動(dòng)作和液壓絞車(chē)建立工作壓力均需要一定時(shí)間，故液壓系統(tǒng)具有時(shí)滯特性?，F(xiàn)有模糊控制根據(jù)水下小車(chē)速度誤差控制閥芯開(kāi)度，閥芯開(kāi)度的波動(dòng)會(huì)在不穩(wěn)定且具有遲滯的牽引系統(tǒng)中引起小車(chē)牽引系統(tǒng)震蕩甚至失穩(wěn)，使得其無(wú)法適應(yīng)這種基于液壓絞車(chē)柔性牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度精確控制的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體控制方法和系統(tǒng)所存在的剛度不足、非線性，參數(shù)時(shí)變性及時(shí)滯性等問(wèn)題和缺陷，提出一種液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法和系統(tǒng)，其將閥芯開(kāi)度作為中間變量，通過(guò)雙閉環(huán)控制對(duì)水下運(yùn)動(dòng)體的速度進(jìn)行控制，從而保證液壓牽引系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性、精確性及快速性。
[0008]按照本發(fā)明一個(gè)方面，提供一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法，用于對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體從當(dāng)前運(yùn)行速度調(diào)速至需要的設(shè)定速度的控制，實(shí)現(xiàn)水下運(yùn)動(dòng)體速度調(diào)整的精確平穩(wěn)和快速控制，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0009](1)水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制器根據(jù)水下運(yùn)動(dòng)體的速度設(shè)定值確定主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值[8 ；
[0010](2)所述速度控制器獲取當(dāng)前的閥芯開(kāi)度反饋值1?，并計(jì)算閥芯開(kāi)度比其中1(0 = 1(1:/1(8 ；
[0011](3)根據(jù)所述閥芯開(kāi)度比。的大小采取不同的控制策略，以相應(yīng)地使伺服閥控制器閉環(huán)控制主閥閥芯打開(kāi)至設(shè)定值仏，即若所述閥芯開(kāi)度比。不大于閾值，則以單調(diào)過(guò)阻尼的方式逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值似值至閥芯開(kāi)度設(shè)定值仏，若閥芯開(kāi)度比。大于閾值，則根據(jù)所述速度設(shè)定值與反饋速度值的差值化對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)；
[0012](4)液壓絞車(chē)根據(jù)主閥閥芯的開(kāi)度獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力以牽引柔性水下運(yùn)動(dòng)體以對(duì)應(yīng)速度運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)速度傳感器將所述水下運(yùn)動(dòng)體的速度反饋值%實(shí)時(shí)反饋給所述速度控制器；
[0013](5)循環(huán)執(zhí)行上述步驟(2)-(4)，直至水下運(yùn)動(dòng)體達(dá)到速度設(shè)定值，完成對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽弓I水下運(yùn)動(dòng)體速度的精確控制。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述閾值范圍優(yōu)選為90% -98%，更優(yōu)選為95%。
[0015]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述水下運(yùn)動(dòng)體為水下小車(chē)，其通過(guò)通過(guò)鋼絲繩牽引在水下導(dǎo)軌上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0016]按照本發(fā)明的另一方面，提供一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制系統(tǒng)，用于對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體從當(dāng)前運(yùn)行速度調(diào)速至需要的設(shè)定速度的控制，實(shí)現(xiàn)水下運(yùn)動(dòng)體速度調(diào)整的精確平穩(wěn)和快速控制，其特征在于，該系統(tǒng)為內(nèi)環(huán)由伺服閥控制器，電磁先導(dǎo)閥，主閥及設(shè)置在其上的閥芯開(kāi)度傳感器組成閥芯開(kāi)度控制環(huán)，和外環(huán)由速度控制器，液壓絞車(chē)，水下運(yùn)動(dòng)體及速度傳感器組成速度控制環(huán)組成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中，所述速度控制器用于根據(jù)閥芯開(kāi)度設(shè)定值1(8和利用所述閥芯開(kāi)度傳感器獲取當(dāng)前的閥芯開(kāi)度反饋值XI:，計(jì)算閥芯開(kāi)度比其中= 1(1:/1(8,并根據(jù)該閥芯開(kāi)度比。的大小采取不同的控制策略，即若所述閥芯開(kāi)度比。不大于閾值，則以單調(diào)過(guò)阻尼的方式利用所述伺服閥控制器控制所述電磁先導(dǎo)閥逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值似值至閥芯開(kāi)度設(shè)定值1(8，若閥芯開(kāi)度比仏大于閾值，則根據(jù)所述速度設(shè)定值與反饋速度值的差值76利用所述伺服閥控制器控制所述電磁先導(dǎo)閥對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)，直至速度達(dá)到設(shè)定值；所述液壓絞車(chē)根據(jù)主閥閥芯的開(kāi)度獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力以牽引柔性水下運(yùn)動(dòng)體以對(duì)應(yīng)速度運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)速度傳感器將所述水下運(yùn)動(dòng)體的速度反饋值%實(shí)時(shí)反饋給所述速度控制器；
[0017]通過(guò)循環(huán)執(zhí)行直至水下運(yùn)動(dòng)體達(dá)到速度設(shè)定值，即可完成對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體速度的精確控制。
[0018]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值1(8由速度控制器根據(jù)水下運(yùn)動(dòng)體的速度設(shè)定值確定。
[0019]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述閾值范圍優(yōu)選為90% -98%，更優(yōu)選為95%。
[0020]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述水下運(yùn)動(dòng)體為水下小車(chē)，其通過(guò)通過(guò)鋼絲繩牽引在水下導(dǎo)軌上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0021]本發(fā)明中的基于液壓絞車(chē)柔性牽引的水下小車(chē)速度控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)由伺服閥控制器，電磁先導(dǎo)閥，主閥及閥芯開(kāi)度傳感器組成閥芯開(kāi)度控制環(huán)，外環(huán)由小車(chē)速度控制器，液壓絞車(chē)，液壓泵站，小車(chē)及速度傳感器組成速度控制環(huán)。其中，小車(chē)速度控制器根據(jù)小車(chē)速度設(shè)定值與速度反饋值的差值及閥芯開(kāi)度反饋值，給出主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值，伺服閥控制器閉環(huán)調(diào)整主閥閥芯開(kāi)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于液壓絞車(chē)柔性牽引水下小車(chē)的速度控制。速度傳感器將水下小車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度反饋給小車(chē)速度控制器，實(shí)現(xiàn)小車(chē)速度控制系統(tǒng)的閉環(huán)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]本發(fā)明針對(duì)牽引系統(tǒng)的柔性特性，提出了將閥芯開(kāi)度作為液壓絞車(chē)柔性牽引系統(tǒng)控制中間變量的控制方法，利用模糊+PID相結(jié)合的控制策略:實(shí)時(shí)計(jì)算閥芯開(kāi)度反饋值與閥芯開(kāi)度設(shè)定值的比值并與設(shè)定的開(kāi)度比閾值進(jìn)行比較，當(dāng)小于開(kāi)度比閾值時(shí)，依據(jù)“閥芯開(kāi)度-小車(chē)速度模糊對(duì)照表”得出閥芯開(kāi)度的設(shè)定值，控制閥芯開(kāi)度過(guò)阻尼線性增加至設(shè)定值，閥芯開(kāi)度的穩(wěn)定增加克服了使系統(tǒng)具備過(guò)阻尼特性，避免柔性系統(tǒng)振蕩，保證了液壓牽引系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性及快速性；當(dāng)大于開(kāi)度比閾值時(shí)，速度控制器依據(jù)小車(chē)速度設(shè)定值和反饋值的差值信息，利用PID控制算法對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)，保證了液壓牽引系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是液壓絞車(chē)柔性牽引水下小車(chē)的示意圖；
[0024]圖2是按照本發(fā)明實(shí)施例的水下小車(chē)速度控制系統(tǒng)框圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的水下小車(chē)速度控制方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本實(shí)施例中，以液壓絞車(chē)柔性牽引的水下小車(chē)為例對(duì)本發(fā)明的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明的水下運(yùn)動(dòng)體并不限于水下小車(chē)，液壓絞車(chē)柔性牽引的水下運(yùn)動(dòng)體均可適用。
[0028]如圖1所示，本實(shí)施例的液壓絞車(chē)柔性牽引水下小車(chē)通過(guò)液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)，液壓絞車(chē)101通過(guò)鋼絲繩105牽引水下小車(chē)102在水下導(dǎo)軌上作往復(fù)間隙運(yùn)動(dòng)，I號(hào)導(dǎo)輪103和2號(hào)導(dǎo)輪104起到改變鋼絲繩運(yùn)動(dòng)方向及施加張緊力的作用，絞車(chē)滾筒為單層滾筒，兩根牽引鋼纜固定在滾筒中間，牽引水下小車(chē)時(shí)，鋼纜從滾筒兩端收放纜。
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的水下小車(chē)速度控制系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)由伺服閥控制器202，電磁先導(dǎo)閥203，主閥204及閥芯開(kāi)度傳感器208組成閥芯開(kāi)度控制環(huán)。外環(huán)由小車(chē)速度控制器201，液壓絞車(chē)205，液壓泵站207，小車(chē)206及速度傳感器209組成速度控制環(huán)。其中，小車(chē)速度控制器201根據(jù)小車(chē)速度設(shè)定值與速度反饋值的差值及閥芯開(kāi)度反饋值，給出主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值，伺服閥控制器202閉環(huán)調(diào)整主閥閥芯開(kāi)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于液壓絞車(chē)柔性牽引水下小車(chē)的速度控制。速度傳感器209將水下小車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度反饋給小車(chē)速度控制器，實(shí)現(xiàn)小車(chē)速度控制系統(tǒng)的閉環(huán)。
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的水下小車(chē)速度控制方法流程圖，所述控制方法步驟如下:
[0031](I)控制系統(tǒng)初始化；
[0032](2)小車(chē)速度控制器給定速度設(shè)定值Vs，讀取速度反饋值Vt ；
[0033](3)小車(chē)速度控制器讀取“閥芯開(kāi)度-小車(chē)速度模糊對(duì)照表”，依據(jù)小車(chē)的設(shè)定速度Vt得到閥芯開(kāi)度設(shè)定值Ks;
[0034](4)小車(chē)速度控制器讀取閥芯開(kāi)度反饋值Kt，并計(jì)算閥芯開(kāi)度比Kc(Kc = Kt/Ks*100% )；
[0035](5)小車(chē)速度控制器判斷閥芯開(kāi)度比Kc是否大于一定閾值(本實(shí)施例中優(yōu)選為95% )
[0036](6)若不滿足條件(5)，則小車(chē)速度控制器以單調(diào)過(guò)阻尼的方式逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值Kd值至閥芯開(kāi)度設(shè)定值Ks，伺服閥控制器閉環(huán)控制主閥閥芯線性打開(kāi)至閥芯開(kāi)度設(shè)定值；
[0037](7)若滿足條件(5)，小車(chē)速度控制器根據(jù)小車(chē)設(shè)定速度與反饋速度的差值Vc及閥芯開(kāi)度反饋值Kt，對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)；
[0038](8)液壓絞車(chē)柔性牽引小車(chē)運(yùn)動(dòng)，小車(chē)速度隨主閥閥芯開(kāi)度的變化而變化；
[0039](9)速度傳感器測(cè)量速度反饋值Vt，并發(fā)送給速度控制器；
[0040](10)返回到步驟(4)，循環(huán)執(zhí)行，直至小車(chē)速度到達(dá)設(shè)定值。
[0041]本發(fā)明中，“閥芯開(kāi)度-小車(chē)速度模糊對(duì)照表”實(shí)質(zhì)是一個(gè)閥芯開(kāi)度與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)速度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即水下運(yùn)動(dòng)體以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)其液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中主閥閥芯對(duì)應(yīng)的開(kāi)度，該對(duì)應(yīng)關(guān)系一般通過(guò)液壓建模計(jì)算并輔以試驗(yàn)完善，具有本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)的人可以計(jì)算獲得該對(duì)應(yīng)關(guān)系，因其不屬于本發(fā)明的重點(diǎn)，在本發(fā)明中不作贅述。
[0042]本發(fā)明中，對(duì)于用于與閥芯開(kāi)度比Kc作為比較對(duì)象的閾值，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行具體確定，例如90% -98%范圍內(nèi)均可，本實(shí)施例中優(yōu)選為95%。
[0043]本發(fā)明提出的一種模糊控制+PID (非線性+線性)的控制算法對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，將對(duì)水下運(yùn)動(dòng)體速度作為直接控制對(duì)象轉(zhuǎn)為以主閥閥芯開(kāi)度作為控制中間變量，利用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下運(yùn)動(dòng)體的速度的精確控制。
[0044]具體地，首先，找出絞車(chē)速度與閥芯開(kāi)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即獲取“閥芯開(kāi)度-小車(chē)速度模糊對(duì)照表”;
[0045]其次，實(shí)時(shí)計(jì)算閥芯開(kāi)度反饋值與閥芯開(kāi)度設(shè)定值的比值并與設(shè)定的開(kāi)度比閾值進(jìn)行比較，大于開(kāi)度比閾值的，采取外環(huán)速度反饋、內(nèi)環(huán)閥芯控制的控制結(jié)構(gòu)，外環(huán)速度控制器依據(jù)速度反饋與設(shè)定速度計(jì)算閥芯開(kāi)度增量，通過(guò)內(nèi)環(huán)伺服閥控制器對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)；小于開(kāi)度比閾值的，采取外環(huán)閥芯開(kāi)度規(guī)劃、內(nèi)環(huán)閥芯控制的控制結(jié)構(gòu)，外環(huán)速度控制器以單調(diào)過(guò)阻尼的方式逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值，通過(guò)內(nèi)環(huán)伺服閥控制器控制閥芯跟隨閥芯開(kāi)度給定值；
[0046]另外本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有液壓柔性牽引系統(tǒng)的特點(diǎn)將閥芯開(kāi)度作為控制的中間變量引入控制算法中，通過(guò)對(duì)于閥芯開(kāi)度的穩(wěn)定控制，減小了由于其波動(dòng)產(chǎn)生的對(duì)于小車(chē)速度穩(wěn)定性的影響，較傳統(tǒng)將速度作為控制對(duì)象的控制算法，控制精度提高。
[0047]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體從當(dāng)前運(yùn)行速度調(diào)速至設(shè)定速度的控制，其特征在于，該方法包括如下步驟: (1)水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制器根據(jù)水下運(yùn)動(dòng)體的速度設(shè)定值確定主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值Ks ； (2)所述速度控制器獲取當(dāng)前的閥芯開(kāi)度反饋值Kt，并計(jì)算閥芯開(kāi)度比Kc，其中Kc=Kt/Ks ； (3)根據(jù)所述閥芯開(kāi)度比Kc的大小采取不同的控制策略，即若所述閥芯開(kāi)度比Kc不大于閾值，則以單調(diào)過(guò)阻尼的方式逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值Kd值至閥芯開(kāi)度設(shè)定值Ks，若閥芯開(kāi)度比Kc大于閾值，則根據(jù)所述速度設(shè)定值與反饋值的差值Ve對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)； (4)液壓絞車(chē)根據(jù)主閥閥芯的開(kāi)度獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力以牽引柔性水下運(yùn)動(dòng)體以對(duì)應(yīng)速度運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)速度傳感器將所述水下運(yùn)動(dòng)體的速度反饋值Vt實(shí)時(shí)反饋給所述速度控制器； (5)循環(huán)執(zhí)行上述步驟(2)-(4)，直至水下運(yùn)動(dòng)體達(dá)到設(shè)定速度值，完成對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體速度的精確穩(wěn)定控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法，其中，所述閾值范圍優(yōu)選為90% -98%，更優(yōu)選為95%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制方法，其中，所述水下運(yùn)動(dòng)體為水下小車(chē)，其通過(guò)通過(guò)鋼絲繩牽引在水下導(dǎo)軌上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體從當(dāng)前運(yùn)行速度調(diào)速至需要的設(shè)定速度的控制，其特征在于，該系統(tǒng)為內(nèi)環(huán)由伺服閥控制器(202)，電磁先導(dǎo)閥(203)，主閥(204)及設(shè)置在其上的閥芯開(kāi)度傳感器(208)形成閥芯開(kāi)度控制環(huán)，和外環(huán)由速度控制器(201)，液壓絞車(chē)(205)，水下運(yùn)動(dòng)體(206)及速度傳感器(209)形成速度控制環(huán)組成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中， 所述速度控制器(201)用于根據(jù)閥芯開(kāi)度設(shè)定值Ks和利用所述閥芯開(kāi)度傳感器(208)獲取的當(dāng)前閥芯開(kāi)度反饋值Kt，計(jì)算閥芯開(kāi)度比Kc，其中Kc = Kt/Ks，并根據(jù)該閥芯開(kāi)度比Kc的大小采取不同的控制策略，即若所述閥芯開(kāi)度比Kc不大于閾值，則以單調(diào)過(guò)阻尼的方式利用所述伺服閥控制器(202)控制所述電磁先導(dǎo)閥(203)逐漸增大閥芯開(kāi)度給定值Kd值至閥芯開(kāi)度設(shè)定值Ks，若閥芯開(kāi)度比Kc大于閾值，則根據(jù)所述速度設(shè)定值與反饋速度值的差值Ve，利用所述伺服閥控制器(202)控制所述電磁先導(dǎo)閥(203)對(duì)閥芯開(kāi)度進(jìn)行微調(diào)； 所述液壓絞車(chē)(205)根據(jù)主閥閥芯的開(kāi)度獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力以牽引柔性水下運(yùn)動(dòng)體(206)以對(duì)應(yīng)速度運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)速度傳感器(209)將所述水下運(yùn)動(dòng)體的速度反饋值Vt實(shí)時(shí)反饋給所述速度控制器(201)； 通過(guò)循環(huán)執(zhí)行直至水下運(yùn)動(dòng)體到達(dá)速度設(shè)定值，即可完成對(duì)液壓絞車(chē)柔性牽引水下運(yùn)動(dòng)體(206)速度的精確控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制系統(tǒng)，其中，所述主閥閥芯開(kāi)度的設(shè)定值Ks由速度控制器(201)根據(jù)水下運(yùn)動(dòng)體(206)的速度設(shè)定值確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制系統(tǒng)，其中，所述閾值范圍優(yōu)選為90% -98%，更優(yōu)選為95%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的一種基于液壓絞車(chē)牽引的水下運(yùn)動(dòng)體的速度控制系統(tǒng)，其中，所述水下運(yùn)動(dòng)體(206)為水下小車(chē)，其通過(guò)通過(guò)鋼絲繩牽引在水下導(dǎo)軌上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05D13/62GK104391516SQ201410553965
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】徐國(guó)華, 趙寅, 陳鶯, 夏英凱, 畢健, 季增勝 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)