具有主动升沉补偿功能的船用起重设备可以补偿由于海浪起伏引起的吊载随起重母船一起所做的升沉运动,进而提高起重母船深海作业的安全性和高效性。主动升沉补偿系统一般由四部分组成:母船升沉运动检测系统、控制系统、液压驱动系统和机械执行机构。其中:母船升沉运动的检测是整个系统进行补偿的前提;控制系统是补偿命令的发号者;液压驱动系统和机械执行机构是控制命令的执行者。四个模块相辅相成,协调工作,共同完成主动升沉补偿系统的补偿工作。由于主动升沉补偿设备对深海作业船舶的极其重要,因此开展对主动升沉补偿系统的研究具有极其深远的意义。本文研究课题来源于武汉船用机械有限责任公司的项目——《深海作业起重机主动升沉补偿系统研制》,按照项目要求,主要开展的研究内容包括以下几个方面:1母船升沉运动的检测:基于对船舶运动检测方法以及母船运动特性的充分研究,设计了母船升沉运动实时检测方案,大体思路是:首先用加速度传感器和角速度传感器实时测出母船重心处的加速度和角速度,然后对其进行相关处理得到可用的实时信号,再经过位置和坐标转换得到起重机基座处的升沉加速度,最后再对升沉加速度进行积分等处理得到升沉速度和升沉位移。2起重设备数学模型的建立:本文以二次调节静液驱动系统作为驱动装置,分别从两方面出发对其数学模型的建立进行了研究:一是从机理分析的角度出发,根据其各个子元件的数学模型,并在合理假设的基础上,建立了整个系统的数学模型,并且基于此数学模型进行了后续控制器的设计工作;二是基于系统辨识的原理,设计了利用系统辨识方法辨识系统模型的实验方案。3控制系统的设计:针对系统时滞行为,分别基于经典PID控制和广义预测控制对控制系统进行了设计研究;并引入极短期预报技术,以解决系统时滞引起的控制系统补偿输出总是滞后于母船升沉运动的问题,使系统的实时补偿成为可能。4基于Matlab/Simulink软件平台,建立了整个主动升沉补偿控制系统的仿真模型,并对其进行了在要求工作海况下的仿真试验,以试验主动升沉补偿系统的补偿性能。