一种基于PID的船舶岸电电缆提升装置及方法

技术特征：
1.一种基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，包括：多级伸缩液压臂、编码器、压力传感器、引导轮、测量轮、陀螺仪、电缆卷筒、电缆绞盘电机、变幅油缸、回转平台和遥控控制单元；其中，所述多级伸缩液压臂在单级液压系统中串联有五个单杆双作用液压缸，所述引导轮安装在测量轮的上方，所述引导轮与测量轮之间为可以滑动的电缆，压力传感器安装于所述引导轮上，所述编码器安装在测量轮的扩展轴上，用以获取测量轮在电缆提升作业中的角位移信号；所述陀螺仪安装在多级液压臂上，用以测量多级伸缩液压臂在作业中的三个位姿角，向外提供角度数据；所述回转平台安装在电缆卷筒和多级伸缩液压壁之间，所述回转平台与电缆直接接触；所述变幅油缸与多级伸缩液压臂连接，所述电缆绞盘电机与电缆卷筒连接；所述遥控控制单元与所述变幅油缸、所述电缆卷筒、回转平台、编码器电连接，用以控制电缆卷筒从而控制电缆的收放、控制变幅油缸的运动从而控制多级伸缩液压臂的伸出长度、控制回转平台的转动以及将编码器获取的角位移信号转化为测量轮的角度位移，所述遥控控制单元包括pid算法模块，用于根据将电缆伸出长度与液压臂伸出长度差值作为输入量，从而得到pid算法的输出量，输出量经过处理转换为电缆绞盘电机所需的电压信号，从而驱动电缆卷筒完成收放电缆的动作。2.如权利要求1所述的基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，所述装置还包括基座，多级伸缩液压臂设置于基座上，基座、回转平台、多级伸缩液压臂和电缆绞盘电机为一体化结构。3.如权利要求1所述的基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，所述装置还包括支架，设置于测量轮两侧。4.如权利要求1所述的基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，所述装置还包括电缆保护机构。5.如权利要求1所述的基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，所述电缆绞盘电机为交流异步电机。6.如权利要求1所述的基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，所述引导轮上安装应变片。7.如权利要求1所述的基于pid的船舶岸电电缆提升装置，其特征在于，所述液压缸内设置位移传感器。8.一种基于权利要求1至7任一项权利要求所述装置的电缆提升方法，其特征在于，包括：通过遥控控制单元控制变幅油缸的运动从而控制多级伸缩液压臂的伸出长度；通过遥控控制单元控制电缆卷筒放出电缆，岸电电缆从卷筒绕出后经过引导轮与测量轮，引导轮上的压力传感器获取引导轮的压力信号，测量轮上的编码器获取测量轮在电缆提升作业中的角位移信号；根据压力信号以及角位移信号，计算电缆初始状态的长度，根据多级伸缩液压臂的伸出长度和电缆初始状态的长度计算电缆在传送过程中的长度；根据预先设置的电缆余量和多级伸缩液压臂的伸出长度，确定电缆的期望长度；
将电缆在传送过程中的长度与电缆的期望长度的差值作为pid算法模块的输入量，通过pid算法控制得到输出量，输出量经过处理转换为电缆绞盘电机所需的电压信号，从而驱动电缆卷筒完成收放电缆的动作。9.一种基于权利要求8所述的电缆提升方法，其特征在于，通过遥控控制单元控制变幅油缸的运动从而控制多级伸缩液压臂的伸出长度时，采用pid算法进行控制，包括：通过液压缸内设置的位移传感器将测量的实时信号转化为多级伸缩液压臂当前伸出长度，将多级伸缩液压臂当前的长度与期望长度相减得出偏差值δ
x
，作为pid控制算法的输入量，得到对应的输出量，输出量经过放大处理后得到电流信号传送到比例阀电磁铁上，从而实现对液压缸的驱动。

技术总结
本发明提供了一种基于PID的船舶岸电电缆提升装置及方法，具有较好工况适应性，可自适应各种情况下的电缆连接工作，主要由多级伸缩液压臂、编译器、电阻应变计、引导轮、陀螺仪、电缆卷筒、变幅机构、回转机构组成。在岸电电缆传送的协同控制中，通过编译器和压力传感器相结合的方式获取测量轮在电缆提升作业中的角位移信号，进而实时地获取符合精度要求的电缆长度数据。可实现在不同水位的条件下电缆长度和液压臂伸缩长度的自动调节，避免了因水位低而导致电缆被扯断或与岸电接口脱离的风险。采用PID控制算法的系统具有更高的精度和灵活性，提高了岸电接电的自动化水平，以及船舶充电安全性和便利性。全性和便利性。全性和便利性。


技术研发人员：朱曼 曹丰智 李奥 张若浩 向皓闻 祁恬婧 文元桥
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2022/4/12