CN109625176A - 一种基于伺服电机协调控制的调整装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于伺服电机协调控制的调整装置及系统，该基于伺服电机协调控制的调整装置包括：计算机、测量装置和驱动装置；测量装置测量被控对象，生成测量信息，将测量信息传输至计算机；计算机接收驱动装置的运行参数及测量信息，根据驱动装置的运行参数及测量信息控制驱动装置调整被控对象。通过实施本发明，让被控对象进行自动的位置移动和调整，从而实现被控对象的平稳移动和自稳定。

Description

一种基于伺服电机协调控制的调整装置及系统

技术领域

本发明涉及光伏电站的运维检修技术领域，具体涉及一种基于伺服电机协调控制的调整装置及系统。

背景技术

目前渔光互补光伏电站的运维方式主要是：在渔船内架设升降架，人站在升降台上进行高处作业。采用此种方式，一方面：人在高处作业时，重心偏移，由于船无固定装置，船体摇晃，影响运维、检修工作的进行，并且人字梯上工作无安全防护措施，存在安全隐患，易发生工作事故；另一方面：在枯水期，水面较浅，河里的淤泥又会给维修船的移动带来困难，导致了运维时间成本过高，且无法及时进行维护。常规的人工巡检方式不仅需要耗费大量的人工及时间成本，而且维修人员有在维修时有安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于伺服电机协调控制的调整装置及系统，以解决在渔光互补光伏电站的运维中，维修船体在枯水期移动不方便以及维修时船体晃动的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种基于伺服电机协调控制的调整装置方法，包括：计算机、测量装置和驱动装置；所述测量装置测量被控对象，生成测量信息，将所述测量信息传输至所述计算机；所述计算机接收所述驱动装置的运行参数及测量信息，根据所述驱动装置的运行参数及测量信息控制所述驱动装置调整所述被控对象。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述的驱动装置包括：至少一个伺服电机及其伺服器、缆绳和绞盘；所述运行参数包括：所述缆绳的长度信息；所述伺服器控制所述伺服电机调整所述缆绳的长度，并获取所述缆绳的长度信息，传输至所述计算机。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述的计算机包括：坐标建立模块，用于建立所述被控对象的坐标信息；参考坐标获取模块，用于获取固定所述缆绳的定位桩的参考坐标信息；目标坐标获取模块，用于接收用户输入被控对象向目标位置移动的坐标；第一调整模块，用于根据所述坐标信息、参考坐标信息及所述长度信息生成调整指令，将所述调整指令发送至所述伺服器；所述伺服器根据所述调整指令控制所述伺服电机调整所述缆绳的长度。

结合第一方面第一实施方式或第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，测量装置包括：测力仪、倾角测量仪，所述测力仪检测所述被控对象的受力信息；所述倾角测量仪测量所述被控对象的角度信息。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述的计算机还包括：参数获取模块，用于接收用户输入的所述被控对象的参数信息、所述受力信息、角度信息及长度信息；计算模块，用于根据所述参数信息、所述受力信息、角度信息及长度信息计算所述被控对象的偏移距离；第二调整模块，用于根据所述偏移距离调整所述被控对象。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种基于伺服电机协调控制的调整系统，包括：船体和第一方面或第一方面中任意一种实施方式所述的基于伺服电机协同控制的调整装置。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述船体包括：升降操作平台，所述升降操作平台设置于所述船体的船舱中，所述升降操作平台包括：升降机、升降架和操作台。

结合第二方面，在第二方面第二实施方式中，所述的基于伺服电机协调控制的调整系统还包括：蓄电池组，所述的蓄电池组为所述计算机、测量装置、驱动装置和升降操作平台供电。

结合第二方面，在第二方面第三实施方式中，所述的基于伺服电机协调控制的调整系统还包括：发动机，所述发动机设置于所述船体的船舱中。

结合第二方面，在第二方面第四实施方式中，所述的船体为采用水路两栖船。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明通过伺服电机控制固定在定位桩上的缆绳来让两栖船移动和维持竖直方向的稳定，从而避免了在高空作业时由于操作扰动带来平台偏移、抖动等问题，实现了两栖运维检修船在维修区域中精确移动，缩短运维检修时间，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中基于伺服电机协调控制的调整装置的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的驱动装置的结构框图；

图3是根据本发明优选实施例的计算机的模块结构框图；

图4是根据本发明优选实施例的计算机的模块结构框图；

图5是根据本发明优选实施例的渔光互补电站高空作业两栖运维检修船的侧视图；

图6是根据本发明优选实施例的渔光互补电站高空作业两栖运维检修船的俯视图；

图7是本发明本发明优选实施例的运维检修船完成移动过程的流程图；

图8是本发明本发明优选实施例的运维检修船构建直角坐标系的示意图；

图9是是本发明本发明优选实施例的运维检修船完成自稳定过程的流程图；

图10是是本发明本发明优选实施例的运维检修船进行检修工作的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于伺服电机协调控制的调整装置，如图1所示，该基于伺服电机协调控制的调整装置包括：计算机12、测量装置10和驱动装置11；该测量装置10测量被控对象，生成测量信息，将该测量信息传输至该计算机12；实际应用中，该被控对象可以是需要进行位置和角度等调整的设备、装置、运输工具等。计算机12接收该驱动装置11的运行参数及测量信息，根据驱动装置11的运行参数及测量信息控制该驱动装置11调整该被控对象。

通过本发明实施例的基于伺服电机协调控制的调整装置，基于检测被控对象的运行参数和测量信息，进行分析计算，对被控对象进行自动的位置调整和移动，从而实现被控对象的平稳移动和竖直方向的自稳定。

在实际应用中，本发明实施例的基于伺服电机协调控制的调整装置可具体应用在多种场景，以下，将该基于伺服电机协调控制的调整装置应用在渔光互补电站高空作业运维检修船的应用场景中为例做具体说明，在此场景中，该渔光互补电站高空作业运维检修船通过固定在渔光互补电站的四根定位桩以及牵引缆绳进行固定。

可选地，在本发明的一些实施例中，如图2所示，该驱动装置11包括：至少一个伺服电机111及其伺服器112、缆绳113和绞盘114；相对应地，该驱动装置11的运行参数包括：该缆绳113的长度信息；具体地，可以是该伺服器 112控制该伺服电机112调整该缆绳113的长度，并获取该缆绳113的长度信息，传输至该计算机12。

可选地，在本发明的一些实施例中，如图3所示，该计算机12主要包括：坐标建立模块121、参考坐标获取模块122、目标坐标获取模块123、第一调整模块124。具体地，坐标建立模块121用于建立该被控对象的坐标信息；参考坐标获取模块122用于获取固定该缆绳的定位桩的参考坐标信息；目标坐标获取模块123用于接收用户输入的被控对象向目标位置移动的目标坐标信息；第一调整模块124用于根据该坐标信息、目标坐标信息、坐标信息及该长度信息生成调整指令，将该调整指令发送至该伺服器112。

该伺服器112接收到上述的调整指令后，根据该调整指令控制该伺服电机 111调整该缆绳的长度。

可选地，在本发明的一些实施例中，测量装置10包括：测力仪、倾角测量仪，该测力仪检测该被控对象的受力信息；该倾角测量仪测量该被控对象的角度信息。

可选地，在本发明的一些实施例中，如图4所示，该计算机12还包括：参数获取模块125、计算模块126和第二调整模块127。

具体地，该参数获取模块125用于接收用户输入的该被控对象的参数信息、该受力信息、角度信息及长度信息；计算模块126用于根据该参数信息、该受力信息、角度信息及长度信息计算该被控对象的偏移距离；第二调整模块127 用于根据该偏移距离调整该被控对象。

通过本发明实施例的基于伺服电机协调控制的调整装置，该计算机12根据被控对象的运行参数和测量信息，调整伺服电机的输出力矩，从而能够控制缆绳长度使被控对象精准移动到目标位置和维持竖直方向的稳定。

本发明实施例还提供一种基于伺服电机协调控制的调整系统，包括：船体和上述任意实施例所述的基于伺服电机协同控制的调整装置；实际应用中，该船体可采用水路两栖息船。

可选地，在本发明的一些实施例中，该系统可应用于渔光互补电站高空作业运维检修船的船体移动与自稳定。如图5和图6所示，该运维检修船主要包括：操作台1、升降架2、升降机3，伺服电机及其伺服器4、缆绳及绞盘5、船载计算机6、船舱7、柴油发动机8和伺服电机存放仓9。

具体地，在船舱中还设置蓄电池组，蓄电池组为操作台1、降架2和升降机3组成的升降操作平台、伺服电机及其伺服器4和缆绳及绞盘5组成的驱动装置11和测量装置10供电。

实际应用中，本发明实施例的基于伺服电机协调控制的调整系统，可根据工作人员输入的目标位置控制运维检修船移动，具体地，如图7所示，控制该运维检修船进行移动的过程可通过以下步骤实现的：

步骤S101：船载计算机6首先构建一个直角坐标系以描述作业场地，该坐标系原点位于定位桩组成的6米边长正方形区域中心点，其x轴、y轴分别于正方形的边平行(例如，如图8所示，四个定位桩的坐标分别为O₁(3,3)，O₂(3,-3)， O₃(-3,-3)，O₄(-3,3))；

步骤S102：由操作员指定船体中心的移动目标坐标(x’，y’)；

步骤S103：船载计算机6通过检测四条缆绳的长度L_i，得到目前船体中心的坐标(x(t),y(t))和船体四角的坐标A(x₁(t),y₁(t))，B(x₂(t),y₂(t))，C(x₃(t),y₃(t))， D(x₄(t),y₄(t))；

步骤S104：船载计算机6计算船体在运动过程所受的合力F(t)，合力F(t)作用在(x(t),y(t))与(x’，y’)连线方向，合力满足以下条件：

(1)将船体运动平分为两段，船体运动前半段为匀加速直线运动，后半段为匀减速直线运动；

(2)船体前半段匀加速直线运动的加速度与后半段匀减速运动的加速度大小相等，大小均为|a|；

(3)合力大小在船体运动过程中保持不变，大小为|F(t)|＝M|a|，M表示两栖运维检修船和操作人员等的总质量；

(4)合力在船体前半段的匀加速直线运动过程中，方向(x(t),y(t))为由指向(x’，y’)；在船体后半段的匀减速直线运动过程中，方向为由指向(x(t),y(t))；

步骤S105：船载计算机6根据合力F(t)计算船四角受到的拉力分力F_A(t)，F_B(t)，F_C(t)，F_D(t)，其中F_A(t)，F_B(t)，F_C(t)，F_D(t)满足以下条件：

(1)四个力的大小在运动过程中不小于50N，即运动全程四条缆绳全部处理拉紧状态；

(2)四个力的方向延缆绳方向，由船头指向定位桩，即分别延AO₁，BO₂， CO₃，DO₄方向；

步骤S106：船载计算机6根据四角受到的拉力分力F_A(t)，F_B(t)，F_C(t)，F_D(t) 分别计算出船四角所受拉力力矩M_A(t)，M_B(t)，M_C(t)，M_D(t)；

S107：船载计算机6将M_A(t)，M_B(t)，M_C(t)，M_D(t)的大小分别输入四台电机的伺服器，由四台伺服器分别控制四台伺服电机的输出；

步骤S108：在船体移动的过程中，船载计算机6根据缆绳长度实时更新(x(t), y(t))的值，进而通过步骤S103、S104、S105、S106、S107实时更新M_A(t)，M_B(t)， M_C(t)，M_D(t)的值，连续控制四台伺服电机的输出力矩，直至船体到达目标位置。

运维检修船到达检修位置后，操作人员升起操作平台开始检修光伏板，在检修过程中船体可能会产生晃动，也可通过本发明实施例的基于伺服电机协调控制的调整系统实现船体的稳定调整，如图9所示，运维检修实现自稳定的过程可通过以下步骤实现的：

步骤S201.由操作人员向船载计算机6输入以下参数值：两栖运维检修船总重量G，操作人员重量G₁，船体重心距支撑平面α的距离h₁，作业时升降操作平台的操作台距支撑平面α的距离h₂，船体的长a，船体的宽b；

步骤S202.两栖运维检修船到达指定作业位置后，升起操作台到达作业位置，此时若在作业过程中产生扰动使船倾斜，操作平台上的倾角测量仪检测出船体距竖直方向z的倾斜角δ，操作平台上的测力仪检测出扰动力f；

步骤S203.由船载计算机6计算出倾斜角δ在xoz方向上的投影角β，以及倾斜角δ在yoz方向上的投影角γ；

步骤S204.由船载计算机6计算出扰动力f在xoz方向上的投影力f₁，以及扰动力f在yoz方向上的投影力f₂，

步骤S205.船载计算机6首先计算投影角β对应的四台伺服电机拉力的分力 F′_i.其中i＝1，2，3，4，分别对应ABCD四个角的伺服电机的拉力的分力F′_i。

步骤S206.船载计算机6首先投影角γ对应的四台伺服电机的拉力的分力 F″_i，其中i＝1，2，3，4，对应ABCD四个角的伺服电机的拉力的分力F″_i。

步骤S207.船载计算机6分别计算四台伺服电机的拉力F_i，其中i＝1，2，3，4，对应ABCD四个角的伺服电机的拉力。

步骤S208.船载计算机6根据四角受到的拉力F_i分别计算出船四角所受拉力力矩M₁，M₂，M₃，M₄；

步骤S209.船载计算机6将M₁，M₂，M₃，M₄的大小分别输入四台电机的伺服器，由四台伺服器分别控制四台伺服电机的输出；

步骤S210.在船体移动的过程中，船载计算机6根据缆绳长度、操作平台倾角测量仪检测出的倾斜角δ、测力仪检测出扰动力f通过步骤S203、S204、 S205S206、S207、S208、S209实时更新M₁，M₂，M₃，M₄的值，连续控制四台伺服电机的输出力矩，直至船体恢复到竖直稳定状态。

综合上述，如图10所示，运维检修船完成移动和自稳定的过程是通过以下步骤实现的：

步骤S301：完成渔光互补电站高空作业的两栖运维检修船的装配，该运维检修船包括船体、升降操作平台和移动与自稳定系统三部分；

步骤S302：操作人员启动渔光互补电站高空作业的两栖运维检修船，船上各部分供电成功；

步骤S303：操作人员向船载计算机6输入移动目标的坐标；

步骤S304：两栖运维检修船通过移动与自稳定系统移动至目标坐标，移动过程按照步骤S101至步骤S108实现；

步骤S305：操作人员升起操作平台至光伏板的检修位置；

步骤S306：操作人员开始检修光伏板；两栖运维检修船的移动与自稳定系统在升降操作平台和检修作业过程中保持检修船的稳定，自稳定过程按照步骤 S201至步骤S210实现；

步骤S307：操作人员降下操作平台至船体表面，停止检修；

步骤S308：操作人员操作两栖运维检修船行进至下一检修位置并进行下一项检修，重复步骤S303至步骤S307；直至所有检修任务完成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于伺服电机协调控制的调整装置，其特征在于，包括：计算机、测量装置和驱动装置；

所述测量装置测量被控对象，生成测量信息，将所述测量信息传输至所述计算机；

所述计算机接收所述驱动装置的运行参数及测量信息，根据所述驱动装置的运行参数及测量信息控制所述驱动装置调整所述被控对象。

2.根据权利要求1所述的基于伺服电机协调控制的调整装置，其特征在于，所述的驱动装置包括：至少一个伺服电机及其伺服器、缆绳和绞盘；所述运行参数包括：所述缆绳的长度信息；

所述伺服器控制所述伺服电机调整所述缆绳的长度，并获取所述缆绳的长度信息，传输至所述计算机。

3.根据权利要求2所述的基于伺服电机协调控制的调整装置，其特征在于，所述计算机包括：

坐标建立模块，用于建立所述被控对象的坐标信息；

参考坐标获取模块，用于获取固定所述缆绳的定位桩的参考坐标信息；

目标坐标获取模块，用于接收用户输入的被控对象向目标位置移动的目标坐标信息；

第一调整模块，用于根据所述坐标信息、目标坐标信息、坐标信息及所述长度信息生成调整指令，将所述调整指令发送至所述伺服器；

所述伺服器根据所述调整指令控制所述伺服电机调整所述缆绳的长度。

4.根据权利要求2或3所述的基于伺服电机协调控制的调整装置，其特征在于，所述测量装置包括：测力仪、倾角测量仪，所述测力仪检测所述被控对象的受力信息；所述倾角测量仪测量所述被控对象的角度信息。

5.根据权利要求4所述的基于伺服电机协调控制的调整装置，其特征在于，所述计算机还包括：

参数获取模块，用于接收用户输入的所述被控对象的参数信息、所述受力信息、角度信息及长度信息；

计算模块，用于根据所述参数信息、所述受力信息、角度信息及长度信息计算所述被控对象的偏移距离；

第二调整模块，用于根据所述偏移距离调整所述被控对象。

6.一种基于伺服电机协调控制的调整系统，其特征在于，包括：船体及如权利要求1－5中任一项所述的基于伺服电机协调控制的调整装置。

7.根据权利要求6所述的基于伺服电机协调控制的调整系统，其特征在于，所述船体包括：升降操作平台，所述升降操作平台设置于所述船体的船舱中，所述升降操作平台包括：升降机、升降架和操作台。

8.根据权利要求6所述的基于伺服电机协调控制的调整系统，其特征在于，还包括：蓄电池组，所述的蓄电池组为所述计算机、测量装置、驱动装置和升降操作平台供电。

9.根据权利要求6所述的基于伺服电机协调控制的调整系统，其特征在于，还包括：发动机，所述发动机设置于所述船体的船舱中。

10.根据权利要求6所述的基于伺服电机协调控制的调整系统，其特征在于，所述的船体为水路两栖船。