[发明专利]一种耙吸挖泥船管道输送控制方法

说明书

本发明公开了一种耙吸挖泥船管道输送控制方法，通过建立耙吸挖泥船输送系统的三维模型，获取传感器测得耙吸挖泥船管道内的各参数，将参数输入到三维模型中，仿真耙吸挖泥船输送状态，反馈得到耙吸挖泥船管道内随运行时间变化而演化的仿真运行状态数值，对输送三维模型中的对应参数进行更新，完成三维模型的校准，当输送三维模型中反馈堵塞信号时，使用动态时域矩阵控制器提高耙吸挖泥船的泥泵转速，直至堵塞信号消失。本发明根据传感器获得的数据和虚拟三维模型的仿真数据优化耙吸挖泥船管道输送模型，对耙吸挖泥船输送系统堵塞诊断，通过动态矩阵控制器对泥泵转速进行合理控制，解决输送管道易堵塞、自动化水平低的技术问题。

技术领域

本发明涉及挖泥船控制技术领域，具体涉及一种耙吸挖泥船管道输送控制方法。

背景技术

对于疏浚船舶而言，集成控制系统一直都是耙吸挖泥船的核心所在。集成控制系统技术水平的高低也直接影响了耙吸挖泥船的生产效率。目前的集成监控水平主要停留在监测、报警、分析、辅助决策为主要代表水平，挖泥施工操作还是需要由施工人员手动完成。疏浚作业人员的操作水平和熟练程度较大程度地影响挖泥船施工产量。这不仅对操作人员提出了较高的要求，而且保持高产量施工需要施工人员保持专注状态、劳动强度大。

在当前施工中对于管道输送状态判断主要靠临界流速，现有的临界流速计算式是根据实验获得的经验公式，常常适用于小管径、细颗粒的水平输送。挖泥船管道输送的泥沙属于粗颗粒物，而耙臂管道在施工中都是倾斜的，这些临界流速计算式无法适用于耙吸挖泥船内管道输送，由于大型耙吸挖泥船价值昂贵，考虑到各方面因素，难以做出实船实验，无法总结出对应各种工况的临界流速计算式。在施工过程中往往靠操作人员经验控制泥泵，由于理论不够成熟和较少使用优化控制技术，容易造成输送管道堵塞、降低耙吸挖泥船工作效率等问题。

发明内容

本发明提供了一种耙吸挖泥船管道输送控制控制方法，以解决现有技术中耙吸挖泥船工作效率低下、管道易堵塞、自动化水平低的技术问题。

本发明提供了一种耙吸挖泥船管道输送控制方法，包括：

步骤1：建立耙吸挖泥船输送系统的三维模型，所述模型包括：耙吸挖泥船输送管道模型和泥泵装置模型；

步骤2：获取传感器测得耙吸挖泥船管道内的各参数，作为物理实体参数；

步骤3：将所述物理实体参数输入到所述三维模型中，所述三维模型以虚拟方式仿真耙吸挖泥船输送状态，反馈得到耙吸挖泥船管道内随运行时间变化而演化的仿真运行状态数值；

步骤4：将所述仿真运行状态数值与所述物理实体参数进行迭代、同步更新和交互映射，对输送三维模型中的对应参数进行更新，完成三维模型的校准；

步骤5：当输送三维模型中反馈堵塞信号时，使用动态时域矩阵控制器提高耙吸挖泥船的泥泵转速，直至堵塞信号消失。

进一步地，所述步骤1中三维模型建立的方法为：

根据实际测得的耙吸挖泥船输送管道和泥泵装置的结构参数、材料参数、几何参数以及物理作用关系，来表达设备结构、尺寸，并使用CAE建模软件构建流体动力学的三维模型。

进一步地，所述步骤2的各参数包括：管道内泥浆混合物的流速、密度、浓度、粒径大小、温度、泥泵转速、泥泵功率、泥泵入口真空度。

进一步地，所述步骤4中三维模型校准过程具体如下：

步骤41：在耙吸挖泥船输送管道模型中设置虚拟传感器，获得在三维模型的虚拟环境下，耙吸挖泥船输送管道的仿真运行状态数值。

步骤42：根据物理实体参数与仿真运行状态数值的偏差值，判断耙吸挖泥船输送管道模型是否与物理实体匹配，当不匹配时，根据偏差值计算梯度，调整三维模型参数，重复步骤42直到完成校准。