[发明专利]浮式海洋平台气隙测量系统及其方法

权利要求书

1.浮式海洋平台气隙测量系统，其特征在于，包括固定板、底板及控制单元；

所述固定板与浮式平台固定连接，固定板和底板之间设置有三根竖直控制杆：包括一根固定长度控制杆和两根可调长度控制杆，三根竖直控制杆呈三角形排布；可调长度控制杆采用电动推杆，电动推杆的执行器与控制单元电连接，可调长度控制杆与固定板和底板之间均通过球铰连接，固定长度控制杆与固定板双向球铰连接、与底板固定连接，固定长度控制杆与固定板的连接节点即为气隙测量点；

所述底板的下方还设置有波高仪固定杆，波高仪固定杆与固定长度控制杆位于同一直线上、且与底板垂直；固定板和底板上均布设有与控制单元相连的姿态传感器，分别用以监测固定板和底板的倾斜状态，底板上还设置有气泡式水平仪，用以辅助调整底板的水平状态；

所述控制单元包括卡尔曼滤波器、执行器延迟前馈补偿单元、鲁棒控制器以及姿态-位移转换模块；所述卡尔曼滤波器与姿态位移传感器的输出端相连，以对检测的姿态信号进行降噪处理；卡尔曼滤波器的输出依次经执行器延迟前馈补偿单元、鲁棒控制器与姿态-位移转换模块相连，通过数据解析获得两根可调长度控制杆的提前控制量，进而控制其对应的执行器实现可调长度控制杆的伸缩，实现对底板的实时水平状态控制。

2.根据权利要求1所述的浮式海洋平台气隙测量系统，其特征在于：所述执行器延迟前馈补偿单元用以根据接收的卡尔曼滤波信号及系统动力分析模型建立史密斯补偿模型；

所述系统动力分析模型根据底板与浮式平台的六自由度位移、速度和加速度参数建立，系统动力分析模型为：

式中，M、C、K是系统参数，分别为质量、阻尼和刚度矩阵，其中阻尼和刚度矩阵包括系泊系统的贡献；F为荷载向量，即系统所受风、浪、流等环境荷载；和X为系统运动学参数，分别为加速度、速度和位移向量；

所述史密斯补偿模型为：

P(s)＝G₀(s)-G₀(s)e^-st

其中，G₀(s)为系统无延迟直接控制数值模型，G₀(s)e^-st为线性延迟模型的延迟量，t为延迟时间，P(s)为系统延迟控制的传递函数。