一种基于多电机液压驱动的船闸人字门顶落门同步检修控制系统及方法与流程
本发明属于通航枢纽水工金属结构检修自动化控制，具体涉及一种基于多电机液压驱动的船闸人字门顶落门同步检修控制系统及方法，适用于大型船闸人字门底枢检修的顶升、回落作业。
背景技术：
1、船闸人字门是通航枢纽的核心挡水金属结构，门体自重大、重心存在固有侧向偏移，开展底枢蘑菇头检修、轴瓦更换等作业时，需将门体整体顶升脱离底枢结构，顶升过程的同步精度与安全冗余直接决定检修作业的可靠性。
2、现有船闸人字门顶落门控制方案存在如下技术缺陷：（1）多采用集中阀控液压方案，多油缸流量分配不均，大偏载工况下同步误差大，易引发单侧超载、门体倾斜甚至倾覆风险，且仅依靠液压单一支撑，无机械自锁安全冗余，液压泄漏、爆管等故障易造成门体下坠；（2）位移检测多采集油缸内部行程，未直接采集门体真实位移，油缸缸筒弹性变形、密封间隙会持续累积同步偏差，且无分段调速策略，门体升降冲击大，易损伤底枢轴瓦结构；（3）常规顶升设备难以适配超高压重载工况，缺少高低温、高压环境下的误差补偿策略，野外江面风载、昼夜温差环境下同步精度易持续劣化；（4）现有机械保顶多为顶升完成后人工加装固定垫块，顶升、下落全程无动态支撑保护，升降过程安全防护缺失；（5）控制架构多采用单控制器统一管控，无法独立闭环控制机械保顶的间隙跟随，难以实现液压升降与机械自锁的深度联动，且难以适配不同规格人字门的参数自适应切换。
技术实现思路
1、针对现有技术中纯液压顶升同步精度不足、无机械自锁冗余、超高压工况缺少补偿、大偏载易倾覆、缺少门体直接位移检测、多场景适配性差的缺陷，本发明提供一种基于多电机液压驱动的船闸人字门顶落门同步检修控制系统及方法，实现分散伺服泵控高精度同步升降、机械保顶全程动态间隙跟随、大偏载负载自动均衡、高压误差实时补偿、多级故障双重锁止防护，全面提升人字门检修的自动化水平与本质安全。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、本发明第一方面提供一种基于多电机液压驱动的船闸人字门顶落门同步检修控制系统，包括液压控制单元、机械保顶控制单元、液压顶升执行组、机械保顶执行组、传感检测单元、人机交互单元及通讯交互单元；
4、所述液压控制单元与液压顶升执行组信号连接，用于驱动液压顶升执行组完成人字门的顶升与下落动作；所述机械保顶控制单元与机械保顶执行组信号连接，用于驱动机械保顶执行组完成对人字门的跟随支撑与自锁保压；
5、所述传感检测单元分别与液压控制单元、机械保顶控制单元信号连接，用于采集人字门、液压顶升执行组、机械保顶执行组的实时状态数据并反馈至对应控制单元；
6、所述人机交互单元通过通讯交互单元分别与液压控制单元、机械保顶控制单元信号连接，用于参数设定、工况选择、状态显示与指令输入；
7、所述液压顶升执行组采用分散泵控架构，包含多组独立的伺服电机驱动液压单元，每组伺服电机驱动液压单元对应连接一只重载顶升油缸，各重载顶升油缸独立受控、协同作业；
8、所述机械保顶执行组包含多组带自锁结构的机械保顶装置，每组机械保顶装置对应设置于一只重载顶升油缸旁侧，可独立升降并与人字门底部形成可调节的支撑间隙；
9、所述液压控制单元与机械保顶控制单元通过通讯交互单元实现数据交互与协同控制，在人字门顶升、下落全过程中，机械保顶执行组跟随液压顶升执行组的动作实时调整支撑间隙，形成液压-机械双冗余支撑结构。
10、优选地，所述液压控制单元为液压控制plc，所述机械保顶控制单元为保顶控制plc，两套plc通过作为通讯交互单元的以太网交换机实现实时数据交互；所述人机交互单元为触控显示屏，接入以太网交换机实现人机交互。
11、优选地，所述传感检测单元包含门体位移检测组件、油压采集组件、姿态检测组件与保顶状态检测组件；
12、所述门体位移检测组件直接固定于人字门主梁结构，用于采集人字门的真实升降位移；
13、所述油压采集组件分别设置于各重载顶升油缸的上下腔，用于采集油缸实时工作压力；
14、所述姿态检测组件固定于人字门门体，用于采集人字门整体倾斜角度；
15、所述保顶状态检测组件分别用于采集机械保顶装置的升降行程、以及机械保顶装置顶端与人字门底部的实时间隙。
16、优选地，所述液压控制单元内置偏载自适应负载分配模块、两段式高差调速模块与超高压动态补偿模块；
17、所述偏载自适应负载分配模块用于以基准油缸参数为参照，动态调节各油缸输出载荷，均衡多点支撑负载；
18、所述两段式高差调速模块用于根据各油缸间的顶升高差，选择线性调速或非线性调速策略消除同步偏差；
19、所述超高压动态补偿模块用于根据实时油温、油缸泄漏状态动态调节液压输出流量，补偿高压工况下的油液压缩与管路泄漏损耗。
20、优选地，所述机械保顶控制单元内置间隙pid控制模块，用于根据实时间隙与设定间隙的偏差动态调节机械保顶装置的升降速度，维持支撑间隙在设定区间内；
21、系统内置分级故障保护阈值，触发停机阈值时，液压顶升执行组通过油缸集成的平衡阀锁止油缸油腔，机械保顶执行组通过伺服抱闸锁止升降结构，实现双重锁止防护。
22、本发明另一方面提供一种基于多电机液压驱动的船闸人字门顶落门同步检修控制方法，基于所述的同步检修控制系统实现，包括如下步骤：
23、s1，系统参数组态与整机自检：根据目标人字门的结构参数配置系统运行阈值与基准点位，完成全系统通讯链路与传感组件的自检校准；
24、s2，多维度并行同步数据采集：通过传感检测单元并行采集人字门的位移与姿态、液压顶升执行组的运行参数、机械保顶执行组的状态参数；
25、s3，大偏载自适应负载分配：以基准点位的运行参数为参照，结合人字门重心偏载特性，动态调节各重载顶升油缸的输出载荷，均衡多点位支撑负载；
26、s4，分层协同同步闭环控制：构建多层级控制架构，结合高差分段调速策略与动态误差补偿，控制多只重载顶升油缸同步完成人字门的顶升或下落动作；
27、s5，液压-机械联动跟随控制：在人字门顶升、下落全过程中，实时调节机械保顶装置的升降位置，维持机械保顶装置与人字门底部的间隙在设定区间内；
28、s6，多阶段检修工况自动切换：根据检修作业流程，自动切换不同作业工况；
29、s7，分级故障联锁防护与复位：设置多级故障阈值，触发对应等级故障时执行预警提示或同步锁止保护，故障排除后控制整机有序复位。
30、优选地，步骤s1中，系统预存多组不同规格人字门的参数档案，可调用完成组态；组态时选定门体两侧的油缸作为基准点位，其余油缸为跟随从控点位。
31、优选地，步骤s4中，分层协同同步闭环控制包含电机调速层、液压流量补偿层、门体姿态纠偏层三个层级：
32、电机调速层：采用两段式高差调速算法，预设高差拐点，高差小于拐点时采用线性调速修正偏差，高差大于等于拐点时采用非线性调速快速消除偏差；
33、液压流量补偿层：针对高压工作工况，依据实时油温修正油液压缩损耗，通过油缸上下腔压差识别泄漏状态，动态调整泵输出流量补偿泄漏量；
34、门体姿态纠偏层：实时监测门体倾角，倾角接近设定阈值时，通过调整高低位油缸的升降速度，抵消偏载与风载造成的门体倾斜。
35、优选地，步骤s5中，采用pid闭环控制调节机械保顶装置的支撑间隙：实时间隙大于设定区间上限时，驱动机械保顶装置上升缩小间隙；实时间隙小于设定区间下限时，驱动机械保顶装置下降扩大间隙；液压顶升停止动作时，机械保顶装置自动顶紧门体并自锁，形成机械支撑冗余。
36、优选地，步骤s6中，可自动切换的作业工况包括预顶调平、同步顶升、稳压检修、同步落门；
37、步骤s7中，故障分为预警级与停机级，预警级故障仅触发声光提示且系统持续修正运行，触发停机级阈值时同步锁止所有液压油缸与机械保顶装置，故障消除后经人工确认复位方可重启。
38、本发明有益效果：
39、1、本发明采用多点独立泵控液压顶升与多点机械自锁保顶联动控制，升降全程保顶动态跟随形成实时机械防护，液压系统故障时机械保顶可独立承载门体，解决传统单一液压支撑泄漏、爆管易引发下坠的安全隐患，满足大型人字门高等级检修安全规范。
40、2、本发明采用门体直接位移采集结合分段式高差调速算法，有效提升同步控制精度；针对门体重心偏载特性设计自适应负载分配算法，均衡多点支撑载荷，从源头抑制门体单侧倾斜风险。
41、3、本发明针对高压重载工况设置多维度流量补偿机制，可抵消油温变化、油液压缩、管路泄漏带来的同步误差，适配露天、江面风载等复杂野外作业环境。
42、4、本发明系统内置多组人字门参数档案，可一键切换组态，适配不同自重、不同顶升行程、不同底枢规格的人字门检修需求，一套系统可覆盖多型船闸检修场景。
43、5、本发明全流程工况可一键自动切换运行，无需人工分段调压、观测高度；检修阶段机械保顶自动自锁承载，省去人工加装、拆卸固定垫块的工序，大幅降低人工劳动强度，提升检修综合效率。
44、6、本发明设置分级故障保护逻辑，触发停机故障时可快速实现液压与机械双重锁止，全方位覆盖各类危险工况，杜绝门体倾斜、坠落等重大设备事故。