1。3。2 论文主要研究内容

本文选取对主动波浪波浪补偿吊机控制系统进行设计，主要完成以下研究内容：

（1）姿态传感器对船舶姿态信号旳接收与处理。

（2）建立主动补偿吊机的三维空间模型，主要实现升沉方向的补偿。

（3）确定控制器的控制过程以及硬件接线。

（4）分析绞车对液压回路的控制，主要是绞车收放缆绳的实现流程。

（5）通过编码器对系统进行补偿，实现对系统的 PID 闭环控制。

（6）编写控制器的程序以及 Labview 的调试界面。

第二章 主动波浪补偿控制系统总体设计

2。1 主动波浪补偿原理与分析

2。1。1 主动波浪补偿系统原理

当船舶在大海中航行时，由于受到海风、波浪以及洋流等的作用，船只可能会向 以下六个自由度的方向进行运动，分别为：横荡（Sway）、纵荡(Surge)、升沉(Heave)、 横摇(Pitch)、纵摇(Roll)、偏航(Yaw)[1]。如图 2-1 所示：文献综述

图 2-1 船舶六自由度方向运动

六个自由度主要分为两大类：

（1）沿坐标轴 X,Y,Z 方向的平移运动

X 轴方向的往复运动为纵荡；Y 轴方向的往复运动为横荡；Z 轴方向的往复运动为升 沉[2]。

（2）绕坐标轴 X，Y，Z 方向的旋转运动

绕 X 轴的旋转运动为纵摇；绕 Y 轴的旋转运动为横摇；绕 Z 轴的旋转运动为偏航[2]。

2。1。2 主动波浪补偿系统结构组成

主动波浪补偿控制系统主要包含传感器、控制器以及执行器三部分。 传感器由姿态传感器和编码器构成。姿态传感器可以实时检测发生横摇和纵摇运

动时的角度变化以及升沉方向的移动；而编码器可以将角位移或直线位移转换成电信 号，再反馈给控制器实现闭环控制。

控制器主要实现对传感器检测的数据进行处理，然后产生相应的垂直方向所需要 的补偿值，本文选用 MOOG 控制器。

执行器通过伺服阀将控制器的电信号转换输出为调制的流量和压力，再控制绞车 的收放来实现对船舶升沉运动的补偿。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

整个主动波浪补偿控制系统的总体控制原理：姿态传感器检测到横摇、纵摇以及 升沉的运动数据，然后将数据传递给 MOOG 控制器，控制器再对数据进行处理得到补 偿值，控制器将转换信号发送给伺服阀控制流量和压力实现绞车缆绳的收放；同时通 过绞车上的编码器将实际运动参数信息反馈给 MOOG 控制器。

2。2 主动波浪补偿控制系统的方案设计

控制系统主要由四个模块组成，分别为：前向通道、MOOG 控制器处理单元、外 部接口以及后向通道[3]。