升高车半主动升沉补偿控制特性???    江门新会升高车出租,   江门升高车出租,  升高车出租      以200t升高车半主动升沉补偿系统为研究对象，采用多状态复合控制方法，实现大惯量阀控缸系统高精度控制，通过仿真与实验分析负载、升沉幅值、升沉周期变化对补偿控制精度的影响规律。

        升高车半主动升沉补偿系统工作原理,    升高车半主动升沉补偿液压系统原理图，系统主要由补偿液压缸(三腔复合式液压缸)、被动腔蓄能器、比例阀、主泵等组成。升高车升沉补偿系统安装于甲板或舱室，当波浪使及吊装的负载产生升沉运动时，通过补偿液压缸的运动控制实现波浪运动的消除。升高车半主动升沉补偿系统布置图。为了适应不同负载状态时的补偿需求，半主动升沉补偿系统具备被动补偿功能和半主动补偿功能。当运行于被动补偿功能时，比例阀、被动腔充液阀关闭，连通阀打开，主动腔A和B连通被动腔C与被动腔蓄能器连通，通过蓄能器的柔性吸收升沉运动;当运行于半主动补偿功能时，连通阀、被动腔充液阀关闭，比例阀根据采集的升沉运动信号闭环控制补偿液压缸运动，大幅抵消升沉运动，同时被动腔与蓄能器相连平衡重物重量，降低主动控制系统能耗。

     升沉补偿系统的目标是消除波浪产生的及负载在垂直方向上的运动状态的改变，进而消除负载位置波动，减小钢丝绳张力突变。当负载惯量较大时，系统固有频率明显降低，同时由于被动腔活塞蓄能器直接作用于复合液压缸，且作用力随着负载的运动而变化，导致半主动补偿系统的负载特性叠加了被动腔活塞蓄能器的影响，单纯采用位置闭环控制已无法满足负载位置补偿精度的要求。上述系统的宏观特性，采用多状态复合控制的思路进行改善。当负载在水面上/下运动时，位置随即产生变化，即系统的外负载状态变化，结合位置反馈系统，控制器实时进行目标位置跟踪控制。同时，采用负载速度反馈改善系统动态性能，加速度反馈增加系统带宽，提高系统稳定性，有效的调整系统的固有频率和阻尼比，降低运动过程中的过渡过程特性，并且结合升沉运动的前馈补偿，改善大惯量系统控制特性，综合提高系统的控制精度。多状态复合控制系统结构图。多状态复合控制系统比例阀给定信号与液压缸位移的传递函数.    当系统只有速度反馈时，固有频率增加，而阻尼比降低，使系统具有更高的频宽，但是降低了系统的稳定性。当系统只有加速度反馈时，即当系统只有加速度反馈时，固有频率不变，而阻尼比提高，使系统在不改变频宽的同时增加了系统的稳定性。由上述分析可知，单独采用速度反馈和加速度反馈校正时，可以分别提高固有频率和阻尼比，故选用速度反馈与加速度反馈共同作用，使系统的固有频率和阻尼比调整到合适的取值，使系统得到较理想的校正效果。

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       半主动升沉补偿控制特性仿真与实验,  仿真分析搭建升高车半主动升沉补偿液压控制系统仿真模型，模型参数根据自主研发的200t深水重载升高车波浪补偿系统设置，如表1所示。采用该模型对升沉补偿响应特性进行分析，其中设定负载处于悬停状态。未补偿时与半主动升沉补偿后，负载由于波浪产生的运动明显降低，位移补偿效果均达到90%以上，同时，钢丝绳的受力状态得到大幅改善，拉力波动降低85%以上。可以得到，采用半主动升沉补偿控制可以有效的减小负载位置波动，并且改善钢丝绳受力状态，可有效提升负载吊装稳定性及钢丝绳寿命。采用半主动升沉补偿后，随着负载的增加(依次增加50%和100%)，补偿控制精度变化不明显，其位移补偿效果分别为92．42%，92.51%，92.68%，控制方法抗负载变化能力较强。 周期8s、负载200t时幅值分别为0．75，1，1．25m时的半主动升沉补偿控制仿真结果。 采用半主动升沉补偿后，随着载荷运动幅值的增加(依次增加33%和66%)，补偿控制精度变化不明显，其位移补偿效果分别为93%，92.96%，92．27%，控制方法抗运动幅值变化能力较强。幅值1．25m、负载200t时周期分别为8s(0．125Hz)，10s(0．1Hz)，16s(0．0625Hz)时的半主动升沉补偿控制仿真结果。 采用半主动升沉补偿后，随着载荷运动周期的增加(依次增加25%和100%)，补偿控制精度随之提高但变化不大，其位移补偿效果分别为92．96%，94．06%，96．16%，控制方法随着运动周期的增加补偿效果逐渐提升。当负载、升沉幅值、升沉周期按照上述情况变化时，半主动升沉补偿系统能够很好的完成补偿控制，补偿精度均在90%以上。仿真结果从理论上验证了半主动升沉补偿系统及其控制方法的有效性。

     实验分析采用升沉补偿实验台进行20t轻载实验(受车间挂载重量的限制)，验证补偿控制方法效果。实验台机构布置图。是周期8s、负载20t时幅值分别为0．75，1，1．25m时的半主动升沉补偿控制实验结果。  采用半主动升沉补偿后，随着载荷运动幅值的增加，补偿控制精度变化不明显，其位移补偿效果分别为93．41%，93．44%，93．53%，实验验证控制方法抗运动幅值变化能力较强。幅值1．25m、负载20t时周期分别为8s(0．125Hz)，10s(0．1Hz)，16s(0．0625Hz)时的半主动升沉补偿控制实验结果。采用半主动升沉补偿后，随着载荷运动周期的增加，补偿控制精度随之提高但变化不大，其位移补偿效果分别为93．53%，95%，96．58%，实验验证控制方法随着运动周期的增加，补偿效果逐渐提升。当运动幅值、运动周期按照上述情况变化时，主动升沉补偿系统能够很好的完成补偿控制，补偿精度均在90%以上。20t轻载实验结果验证了半主动升沉补偿系统及其控制方法的有效性。

       结论:  (1)考虑了复合式液压缸特有的结构，并综合分析被动腔活塞蓄能器对负载特性的影响，对升高车半主动升沉补偿系统的数学模型进行了分析，得到了提高大吨位升沉补偿系统补偿控制精度的多状态复合控制方法;   (2)仿真与实验的分析结果表明，当负载、运动幅值、运动周期按照规律变化时，大吨位半主动升沉补偿系统均能很好的实现位置控制，其控制精度均在90%以上，该控制方法能够满足补偿控制精度的要求并具有很好的工况适应性。

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