[发明专利]一种多自由度位移变化补偿平台的控制方法、控制系统

说明书

本发明公开了一种多自由度位移变化补偿平台的控制方法、控制系统，包括控制器和多自由度平台，多自由度平台包括上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个执行器，通过伺服阀驱动执行器伸缩，通过姿态传感器测量下平台的姿态，根据六个执行器的伸缩量Δd_i，得出六个执行器对应的补偿量K_i＝‑Δd_i，然后控制六个伺服阀分别驱动对应的执行器的活塞杆运动直至达到对应的补偿量K_i。用于对未来运动曲线和实际运动曲线之间的预测偏差进行PID闭环调节校正，和用于根据六个执行器的实际位移量，对未来运动曲线和实际运动曲线之间的预测偏差进行二次校正。

技术领域

本发明涉及海上运输作业设备领域，尤其涉及一种多自由度位移变化补偿平台的控制方法、控制系统。

背景技术

由于风浪的影响，海上作业的船舶会产生无规律的摇摆，这严重影响了工作人员在海上作业时的安全性。因此，常常通过设置多自由度平台，通过调节六个执行器的伸缩和摇摆来实时补偿上平台的横摇、纵摇和升沉，从而使上平台保持平稳。但现有的多自由度平台的波浪补偿过程中，各个执行器的补偿量不准确，而且不能提前预测下平台的运动趋势，导致补偿具有滞后性，补偿准确度差，在海浪运动过程中上平台不能始终保持在同一水平面上。

发明内容

本发明的目的在于提出一种波浪补偿精度高，确保上平台始终保持在同一水平面上的多自由度位移变化补偿平台的控制方法、控制系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多自由度位移变化补偿平台的控制方法，包括控制器和多自由度平台，所述多自由度平台包括上平台、下平台和铰接于上平台和下平台之间的六个执行器，所述控制器通过伺服阀驱动所述执行器的活塞杆伸缩，包括以下步骤：

步骤A，在所述上平台建立静坐标系OXYZ，选取所述上平台的外接圆的圆心为静坐标系原点，并且在所述下平台建立动坐标系O′X′Y′Z′，选取所述下平台的外接圆的圆心为动坐标系原点，定义初始状态为动坐标系原点O′和静坐标系原点O重合，和所述控制器存储六个所述执行器的下铰接点B_i与上铰接点A_i之间的初始长度L_i，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤B，通过姿态传感器测量所述下平台的姿态，读取所述下平台沿着X、Y、Z三个轴的线位移量q₁、q₂、q₃和绕X、Y、Z三个轴的角位移量q₄、q₅、q₆，共读取所述下平台上六个自由度的位移量；

步骤C，所述控制器根据所述姿态传感器在步骤B中的读取数据，求出六个所述执行器的下铰接点B_i在动坐标系的坐标值，和求出六个所述执行器的上铰接点A_i在静坐标系的坐标值，其中(i＝1,2,...,6)；

步骤D，所述控制器通过转换矩阵T，求出所述下铰接点B_i在动坐标系的坐标值转换到静坐标系中的矩阵C_i＝T·B，进而计算出所述下铰接点B_i和所述上铰接点A_i的距离d_i以及所述执行器的活塞杆的伸缩量Δd_i，其中

Δd_i＝d_i-L_i；

步骤E，所述控制器根据六个所述执行器的活塞杆的伸缩量Δd_i，得出六个所述执行器对应的补偿量K_i＝-Δd_i，然后控制六个所述伺服阀分别驱动对应的所述执行器的活塞杆运动直至达到对应的补偿量K_i，从而在所述下平台运动的情况下，所述上平台始终保持在同一个水平高度。