CN114624995B - 一种多筒型基础同步控制系统以及方法 - Google Patents

一种多筒型基础同步控制系统以及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114624995B
CN114624995B CN202210531946.5A CN202210531946A CN114624995B CN 114624995 B CN114624995 B CN 114624995B CN 202210531946 A CN202210531946 A CN 202210531946A CN 114624995 B CN114624995 B CN 114624995B
Authority
CN
China
Prior art keywords
foundation
cylinder
cylindrical
penetration
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210531946.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114624995A (zh
Inventor
钟继卫
毛伟琦
李鸿猷
马远刚
肖世波
赵鹍鹏
孙国光
高天
王翔
赵全成
黄志坚
王寅峰
彭旭民
黄锐
王波
严晗
何成园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Major Bridge Engineering Group Co Ltd MBEC
China Railway Bridge Science Research Institute Ltd
Original Assignee
China Railway Major Bridge Engineering Group Co Ltd MBEC
China Railway Bridge Science Research Institute Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Major Bridge Engineering Group Co Ltd MBEC, China Railway Bridge Science Research Institute Ltd filed Critical China Railway Major Bridge Engineering Group Co Ltd MBEC
Priority to CN202210531946.5A priority Critical patent/CN114624995B/zh
Publication of CN114624995A publication Critical patent/CN114624995A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114624995B publication Critical patent/CN114624995B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00—Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/08—Sinking workpieces into water or soil inasmuch as not provided for elsewhere
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/24—Foundations constructed by making use of diving-bells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E02D27/525—Submerged foundations, i.e. submerged in open water using elements penetrating the underwater ground
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/0053—Production methods using suction or vacuum techniques
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/0061—Production methods for working underwater
    • E02D2250/0092—Production methods for working underwater using hydraulical means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00—Miscellaneous
    • E02D2600/10—Miscellaneous comprising sensor means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本申请提供了一种多筒型基础同步控制系统以及方法，用于在多筒型基础的沉贯过程中，通过引入的模糊PID控制算法，在各筒型基础之间实现同步沉贯，如此克服现有技术中因同步性不好而导致的单筒型基础承受较大载荷造成对应连接处受到刚性连接破坏的问题。系统包括控制设备、多筒型基础、变频器以及水下潜水泵；控制设备用于在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制算法，调节各筒型基础对应变频器的输入量，实现各筒型基础的同步沉贯，模糊PID控制算法由模糊算法以及PID算法结合得到，模糊PID控制算法的输入量为控制指令中的负压设置值以及压力传感器从水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。

Description

一种多筒型基础同步控制系统以及方法
技术领域
本申请涉及海洋工程领域，具体涉及一种多筒型基础同步控制系统以及方法。
背景技术
近年来海洋工程蓬勃发展，多筒型基础为筒型基础的一种常用作水下基础，它通常由多个单筒基础组成。筒型基础其形如倒扣的钢桶，经过自重下沉与负压施工两个步骤贯入水底，自重下沉是通过筒体自身重力作用使筒沉入水底，当自重无法继续下沉时，通过筒上的动力装置抽取筒内海水，在筒基础内外形成负压，使筒基础继续下沉贯入土体并最终达到设计要求深度。
多筒型基础其结构通常由三筒或四筒组成，各筒间采用刚性连接方式，施工时多筒基础同时向下沉贯。
而在现有的相关技术的研究过程中，发明人发现，多筒型基础在进行沉贯时，若控制过程中各筒型基础之间的同步性不好、下沉量差距过大，单筒型基础上会出现较大荷载的问题，造成对应连接处受到刚性连接破坏，尽管现有技术中涉及到不少筒型基础的沉贯控制方案，然而是针对单筒型基础提出的，当应用于多筒型基础的沉贯控制处理时，仍存在明显的同步性问题。
发明内容
本申请提供了一种多筒型基础同步控制系统以及方法，用于在多筒型基础的沉贯过程中，通过引入的模糊PID控制算法，在各筒型基础之间实现同步沉贯，如此克服现有技术中因同步性不好而导致的单筒型基础承受较大载荷造成对应连接处受到刚性连接破坏的问题。
第一方面，本申请提供了一种多筒型基础同步控制系统，系统包括控制设备、多筒型基础、变频器以及水下潜水泵，变频器以及水下潜水泵都为多个，变频器与水下潜水泵为一对一配对关系，每一组变频器以及水下潜水泵对应多筒型基础中的一个筒型基础；
控制设备用于获取多筒型基础的当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据；控制设备还用于结合当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数；控制设备还用于根据贯入施工参数向变频器发送相应控制指令，以使得变频器变频调整对应水下潜水泵的工作状态，进行多筒型基础的沉贯；控制设备还用于在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制器配置的模糊PID控制算法，调节各筒型基础对应变频器的输入量，使得各变频器调节对应水下潜水泵的工作状态，进而实现各筒型基础的同步沉贯，其中，模糊PID控制算法由模糊算法以及PID算法结合得到，模糊PID控制算法的输入量为控制指令中的负压设置值以及压力传感器从水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式，模糊PID控制算法涉及的计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
为控制器输出值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
为比例系数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
为当前负压设置值与当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值的偏差值，M为控制器输出初始值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
为积分系数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
为微分系数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
为当前负压设置值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
为当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
的时间变化率；
在处理
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016A
的过程中，包括以下内容：
模糊PID控制器通过将
Figure DEST_PATH_IMAGE023A
与
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022A
导入模糊推理器中，与预设的模糊规则进行比对，获得PID控制系数的修正参数，修正参数包括
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
，将初始控制参数与修正参数求和，获得模糊PID控制参数
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014AA
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016AA
，初始控制参数包括
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038
。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第二种可能的实现方式，控制设备还用于在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，获取各筒型基础配置的倾角仪采集到的倾角数据、各筒型基础配置的深度传感器采集到的深度数据，并以此确定各筒型基础的间距
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE040
，当间距
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE040A
大于预设沉贯误差阈值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE042
时，确定触发自动姿态调平模式；
设平台倾斜后，绕x方向转动的角度为α，绕y方向转动的角度为β，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE044
为当地水平坐标系，XYZ为倾斜平面坐标系，初始时平台上任一点坐标为(x0,y0,z0)，倾斜后坐标为（x1,y1,z1），经坐标变换可得倾斜坐标关系为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046
，
在执行自动姿态调平模式时，控制设备确定当前多筒型基础中的最低筒型基础k的深度位置，设置最低筒型基础k的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048
与最低筒型基础k的自动调节距离
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE050A
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE052
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054A
为绕x方向转动的角度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE056A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最低筒型基础k的坐标记为(xk,yk,zk)；
控制设备还用于保持最低筒型基础k位置不动，对除最低筒型基础k以外的筒型基础进行沉降并沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050AA
的深度。
结合本申请第一方面第二种可能的实现方式，在本申请第一方面第三种可能的实现方式，若最低筒型基础k以外的筒型基础还未沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050AAA
的深度且存在一个筒型基础达到负压界限时，控制设备还用于确定当前多筒型基础中的最高筒型基础m的深度位置，设置最高筒型基础m的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048AA
与最高筒型基础m的自动调节距离
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE058
：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE059
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE061
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054AA
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE056AA
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054AAA
为绕x方向转动的角度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE056AAA
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048AAA
的坐标记为(xi,yi,zi)，最高筒型基础k的坐标记为(xm,ym,zm)；
控制设备还用于保持最高筒型基础m位置不动，对除最高筒型基础m以外的筒型基础进行上升并上升一个自动调节距离
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE058A
的深度。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第四种可能的实现方式，各水下潜水泵均采用冗余化配置机制，配置主水下潜水泵和副水下潜水泵，并通过电机转速来调整吸力锚基础的筒内吸力，当主水下潜水泵发生故障切换至副水下潜水泵继续进行工作。
第二方面，本申请提供了一种多筒型基础同步控制方法，方法包括：
控制设备获取多筒型基础的当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据；
控制设备结合当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数；
控制设备根据贯入施工参数向变频器发送相应控制指令，以使得变频器变频调整对应水下潜水泵的工作状态，进行多筒型基础的沉贯，变频器以及水下潜水泵都为多个，变频器与水下潜水泵为一对一配对关系，每一组变频器以及水下潜水泵对应多筒型基础中的一个筒型基础；
控制设备在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制器配置的模糊PID控制算法，调节各筒型基础对应变频器的输入量，使得各变频器调节对应水下潜水泵的工作状态，进而实现各筒型基础的同步沉贯，其中，模糊PID控制算法由模糊算法以及PID算法结合得到，模糊PID控制算法的输入量为控制指令中的负压设置值以及压力传感器从水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式，模糊PID控制算法涉及的计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
，
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE062
为控制器输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE024AA
为比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE023AA
为当前负压设置值与当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值的偏差值，M为控制器输出初始值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014AAA
为积分系数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016AAA
为微分系数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018A
为当前负压设置值，
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
为当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022AA
为
Figure DEST_PATH_IMAGE023AAA
的时间变化率；
在处理
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAA
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014AAAA
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016AAAA
的过程中，包括以下内容：
模糊PID控制器通过将
Figure DEST_PATH_IMAGE023AAAA
与
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022AAA
导入模糊推理器中，与预设的模糊规则进行比对，获得PID控制系数的修正参数，修正参数包括
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030A
，将初始控制参数与修正参数求和，获得模糊PID控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAAA
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014_5A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016_5A
，初始控制参数包括
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034A
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036A
：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038A
。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第二种可能的实现方式，方法还包括：
控制设备在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，获取各筒型基础配置的倾角仪采集到的倾角数据、各筒型基础配置的深度传感器采集到的深度数据，并以此确定各筒型基础的间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040AA
，当间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAA
大于预设沉贯误差阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE063
时，确定各筒型基础沉贯深度不一致并触发自动姿态调平模式；
设平台倾斜后，绕x方向转动的角度为α，绕y方向转动的角度为β，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE044A
为当地水平坐标系，XYZ为倾斜平面坐标系，初始时平台上任一点坐标为(x0,y0,z0)，倾斜后坐标为（x1,y1,z1），经坐标变换可得倾斜坐标关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，
在执行自动姿态调平模式时，控制设备确定当前多筒型基础中的最低筒型基础k的深度位置，设置最低筒型基础k的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048AAAA
与最低筒型基础k的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050AAAA
：
Figure DEST_PATH_IMAGE050_5A
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE052A
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054AAAA
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE056AAAA
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054_5A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE056_5A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048_5A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最低筒型基础k的坐标记为(xk,yk,zk)；
控制设备保持最低筒型基础k位置不动，对除最低筒型基础k以外的筒型基础进行沉降并沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_6A
的深度。
结合本申请第二方面第二种可能的实现方式，在本申请第二方面第三种可能的实现方式，方法还包括：
若最低筒型基础k以外的筒型基础还未沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_7A
的深度且存在一个筒型基础达到负压界限时，控制设备确定当前多筒型基础中的最高筒型基础m的深度位置，设置最高筒型基础m的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048_6A
与最高筒型基础m的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE058AA
：
Figure DEST_PATH_IMAGE058AAA
=
Figure DEST_PATH_IMAGE061A
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054_6A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE056_6A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054_7A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE056_7A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048_7A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最高筒型基础k的坐标记为(xm,ym,zm)；
控制设备保持最高筒型基础m位置不动，对除最高筒型基础m以外的筒型基础进行上升并上升一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE058AAAA
的深度。
第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第二方面或者本申请第二方面任一种可能的实现方式提供的方法。
从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：
在多筒型基础的沉贯过程中，本申请在控制设备与变频器之间配置了模糊PID控制器，其引入了模糊PID控制算法，从而可以基于本轮控制指令进行沉贯时，可以结合控制指令指示的负压设置值以及动态变化的压力参数，在各筒型基础之间实现同步沉贯，如此克服现有技术中因同步性不好而导致的单筒型基础承受较大载荷造成对应连接处受到刚性连接破坏的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请多筒型基础同步控制系统的一种流程示意图；
图2为本申请模糊PID算法的一种场景示意图；
图3为本申请姿态调平处理的一种场景示意图；
图4为本申请多筒型基础同步控制方法的一种流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。
本申请中所出现的模块的划分，是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。
首先，参阅图1，图1示出了本申请多筒型基础同步控制系统的一种流程示意图，本申请提供的多筒型基础同步控制系统，包括作为控制中心的控制设备、末端的多筒型基础、两者之间的变频器以及水下潜水泵。
其中，多筒型基础在实际应用中，是包含了多个的筒型基础的，通常为三筒或四筒结构，每个筒型基础都配置有其相对应的变频器以及水下潜水泵，用于通过变频器调整水下潜水泵的工作状态，进而可以调整筒型基础的工作状态。
即，在本申请中，变频器以及水下潜水泵都为多个，变频器与水下潜水泵为一对一配对关系，每一组变频器以及水下潜水泵对应多筒型基础中的一个筒型基础。
由于各筒型基础之间相对独立，但在沉贯施工过程中，各筒型基础需要考虑潜水泵的同步工作。然而具体沉贯施工时各筒型基础会遭遇不同的土质不均匀、水体扰动等现象，筒型基础内压力发生变化，短时间控制运算中控制指令有很大输出，甚至造成数据溢出，导致计算控制量超过水下潜水泵的最大控制范围，引起系统较大超调，甚至引起系统振荡，此外，当某筒型基础负压控制调节时，因执行部分响应性不足或过快，导致其下沉量与其他筒型基础差距较大，也会产生多筒基础倾斜的问题，从而出现基础倾斜、连接处刚性连接断裂的情况。
而从图1还可看出的是，在整个控制回路的闭环控制方向中，本申请在变频器之前还配置有模糊PID控制器，也可称为自适应模糊PID控制器，其搭载有本申请所设计的模糊PID算法，该模糊PID算法，可以理解为是由模糊算法以及PID算法结合得到的，在常见的PID闭环控制的基础上，引入模糊算法，从而在复杂多变的沉贯过程中，可以更好地进行稳定、精确地闭环控制，尤其是多筒型基础的沉贯是由多个筒型基础的沉贯构成的，通过模糊PID算法更为细腻地调节筒型基础的沉贯深度，当某个筒型基础或多个筒型基础受到扰动，筒内压力发生改变或多筒型基础姿态发生变化时，该变化会通过各筒内的压力传感器进行反馈，通过模糊PID算法的数据处理，对多个筒型基础进行细微的控制操作，保证沉贯施工的平稳性。
如此，可以在各筒型基础之间平衡下沉量，取得较佳的同步性，可以避免下沉量差异过大、同步性不佳导致筒型基础之间的刚性连接受到破坏甚至断裂的情况。
在实际应用中，整体的沉贯操作是由控制设备作为主导的，其具体可以是操作室中可供人机交互的控制台，在具体操作中，控制设备会向下输出一主控制指令，关于该主控制指令，是从整体层面的沉贯任务进行的，即，根据当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数，再根据贯入施工参数向变频器发送相应控制指令，而该控制指令输入到具体的闭环控制回路中后（即图1中的主指令），则可在变频器之前进行本申请所提出的模糊PID算法的数据处理。
而对于筒型基础，其负压值由筒型基础内外压力传感器测量值差值计算获得，在水下潜水泵启动后，实际负压值不断提升直至达到设定负压值，筒型基础按照设定负压值进行沉贯，在控制中，系统通过对变频器的控制指令的调节，实现对水泵转速的控制，以保证筒型基础负压的稳定，而引入模糊PID算法后，则是实现对水下潜水泵转速的更高精度的控制，以保证筒型基础之间的平稳控制、同步控制。
可以理解的是，在具体操作中，通过模糊PID算法来进行各筒型基础之间沉贯过程中的同步控制，是可以以触发形式进行的，在未触发同步控制之前，则可正常按照常规的控制策略进行沉贯施工，而当监测到即将出现或者已经出现同步性问题时，则可触发同步控制，进而通过模糊PID算法调整各水下潜水泵的转速，进而促进各筒型基础之间的同步性。
而对于模糊PID控制算法，在实际应用中，本申请则可配置为，模糊PID控制算法的输入量为控制指令中的负压设置值（控制指令中还可包括负压临界值、当前贯入深度等）以及压力传感器从水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。
如此，以压力为监测对象，以模糊PID算法为处理手段，实现稳定、高效、精确的同步性控制，从而促进多筒型基础在沉贯施工作业中的运行稳定性、精准性以及安全性，提高施工效率。
总的来说，在控制过程中，从控制设备的角度来看，控制设备用于获取多筒型基础的当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据；控制设备还用于结合当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数；控制设备还用于根据贯入施工参数向变频器发送相应控制指令，以使得变频器变频调整对应水下潜水泵的工作状态，进行多筒型基础的沉贯；控制设备还用于在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制器配置的模糊PID控制算法，调节各筒型基础对应变频器的输入量，使得各变频器调节对应水下潜水泵的工作状态，进而实现各筒型基础的同步沉贯。
对于以上方案内容，简要来看，在多筒型基础的沉贯过程中，本申请在控制设备与变频器之间配置了模糊PID控制器，其引入了模糊PID控制算法，从而可以基于本轮控制指令进行沉贯时，可以结合控制指令指示的负压设置值以及动态变化的压力参数，在各筒型基础之间实现同步沉贯，如此克服现有技术中因同步性不好而导致的单筒型基础承受较大载荷造成对应连接处受到刚性连接破坏的问题。
进一步的，对于本申请所涉及的模糊PID算法，还可参考图2示出的本申请模糊PID算法的一种场景示意图进行理解，其中，图2未示出变频器，模糊控制器包括PID控制器以及模糊推理器。
对应图2所示内容，作为一种适于实用的实现方式，本申请在具体操作中可以配置为，模糊PID控制算法涉及的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062A
为控制器输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE024_5A
为比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE023_5A
为当前负压设置值与当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值的偏差值，M为控制器输出初始值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014_6A
为积分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016_6A
为微分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE018AA
为当前负压设置值，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
为当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022AAAA
为
Figure DEST_PATH_IMAGE023_6A
的时间变化率；
在处理
Figure DEST_PATH_IMAGE024_6A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014_7A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016_7A
的过程中，包括以下内容：
模糊PID控制器通过将
Figure DEST_PATH_IMAGE023_7A
与
Figure DEST_PATH_IMAGE022_5A
导入模糊推理器中，与预设的模糊规则进行比对，获得PID控制系数的修正参数，修正参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE026AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE028AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE030AA
，将初始控制参数与修正参数求和，获得模糊PID控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE024_7A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014_8A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016_8A
，初始控制参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE032AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE034AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE036AA
：
Figure DEST_PATH_IMAGE069
。
可以看到，对于模糊PID算法，上面提供了一套具体的实现方案，由此达到落地应用的特点，有效保障多筒型基础稳定、精确的同步性控制。
此外，对于此处提供的模糊PID算法的落地应用方案，为方便理解其效果，还可借助下面的一个实例对其进行充分介绍。
在沉贯施工启动时，当前筒内外压力数据差值
Figure DEST_PATH_IMAGE020AA
为0、负压设定值
Figure DEST_PATH_IMAGE018AAA
较大、偏差值
Figure DEST_PATH_IMAGE023_8A
值较大，为保证各筒型基础能在第一时间内将负压恢复到负压设定值，模糊控制器设置较大的
Figure DEST_PATH_IMAGE024_8A
值，保证系统动态响应性，但此时易发生超调，导致稳定性下降，因此降低比例系数
Figure DEST_PATH_IMAGE014_9A
、微分系数
Figure DEST_PATH_IMAGE016_9A
的值，避免系统超调、振荡。
在多筒基础进行姿态调节时，通过比较各筒型基础的偏差值
Figure DEST_PATH_IMAGE023_9A
与偏差变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE022_6A
，来判断各筒型基础当前的给定控制参数是否合适。当偏差值
Figure DEST_PATH_IMAGE023_10A
与偏差变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE022_7A
符号相同时，说明水下潜水泵输出方向错误，越输出与偏差越大，因此模糊控制器设置较大的比例系数
Figure DEST_PATH_IMAGE024_9A
、比例系数
Figure DEST_PATH_IMAGE014_10A
的值，减小微分系数
Figure DEST_PATH_IMAGE016_10A
的值，加快系统响应，使系统快速完成姿态调节；当偏差值
Figure DEST_PATH_IMAGE023_11A
与偏差变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE022_8A
符号不同时，说明此时水下潜水泵输出方向正确，为防止系统超调，降低比例系数
Figure DEST_PATH_IMAGE024_10A
的值，维持当前比例系数
Figure DEST_PATH_IMAGE014_11A
、微分系数
Figure DEST_PATH_IMAGE016_11A
的值，提升系统稳定性。
此外，可以理解的是，在整个的沉贯施工过程中，是可以分为不同轮次（不同组）的沉贯施工的，每当达到本轮次的沉贯深度时，控制设备载入下一轮次的贯入施工参数，继续进行沉贯施工，并实施同步控制，直至多筒型基础到达施工设计深度，完全贯入水底。
此外，在多筒型基础的沉贯施工过程中，本申请除了进行各筒型基础的同步性控制来提高系统稳定性，对于筒型基础本身的姿态，还可对其进行姿态调平，如此进一步提高系统稳定性。
可以理解，多筒型基础姿态出现倾斜情况的原因，通常是因为各筒型基础的沉贯深度的不一致所导致，目前多筒型基础姿态数据采集，需要在多基础上端的平台上通过测量组人员人为布置测量仪器，其安装、测量过程复杂繁琐、测量人员在平台上存在安全风险，为了解决此问题，本申请提供一种姿态调平机制，首先在各筒型基础内安装倾角仪（倾角传感器）、深度传感器以及压力传感器，根据筒型基础内配置的倾角仪反馈的倾角状态与深度传感器反馈的位置情况，以位移控制方式进行姿态调平。
具体的，结合图3示出的本申请姿态调平处理的一种场景示意图，本申请所提出的姿态调平处理，可以包括以下内容：
1.控制设备在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，获取各筒型基础配置的倾角仪采集到的倾角数据、各筒型基础配置的深度传感器采集到的深度数据，并以此确定各筒型基础的间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAAA
，当间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040_5A
大于预设沉贯误差阈值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE042A
时，确定触发自动姿态调平模式；
2.设平台倾斜后，绕x方向转动的角度为α，绕y方向转动的角度为β，
Figure DEST_PATH_IMAGE044AA
为当地水平坐标系，XYZ为倾斜平面坐标系，初始时平台上任一点坐标为(x0,y0,z0)，倾斜后坐标为（x1,y1,z1），经坐标变换可得倾斜坐标关系为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046A
，
在执行自动姿态调平模式时，控制设备确定当前多筒型基础中的最低筒型基础k的深度位置，设置最低筒型基础k的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_8A
与最低筒型基础k的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_8A
：
Figure DEST_PATH_IMAGE050_9A
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE052AA
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE054_8A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE056_8A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE054_9A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE056_9A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_9A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最低筒型基础k的坐标记为(xk,yk,zk)；
3.控制设备保持最低筒型基础k位置不动（无需操作），对除最低筒型基础k以外的筒型基础进行沉降（调节水下潜水泵转速）并沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE070
的深度。
可以理解的是，在该姿态调平机制下，当最低筒型基础k以外的筒型基础沉降了一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_10A
的深度后，则可调平其姿态，在该情况下，间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040_6A
＜预设沉贯误差阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE042AA
。
进一步的，在姿态调平过程中，本申请认为还可能涉及到一特殊情况，即，最低筒型基础k以外的筒型基础还未沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_11A
的深度且存在一个筒型基础达到负压界限，显然，此时受到负压界限的限制，不宜继续进行沉降。
此时，则可触发本申请配置的上升处理（相较沉贯，反转转速），即，控制设备可以确定当前多筒型基础中的最高筒型基础m的深度位置，设置最高筒型基础m的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_10A
与最高筒型基础m的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE058_5A
：
Figure DEST_PATH_IMAGE058_6A
=
Figure DEST_PATH_IMAGE061AA
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE054_10A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE056_10A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE054_11A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE056_11A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_11A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最高筒型基础k的坐标记为(xm,ym,zm)；
控制设备还用于保持最高筒型基础m位置不动（无需操作），对除最高筒型基础m以外的筒型基础进行上升并上升一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE058_7A
的深度。
在该设置下，在上面的姿态调平处理的沉贯过程中动态检测筒型基础的负压，并通过上升（反转转速）的方式，达到一个新的姿态调平状态，避免个别筒型基础出现达到负压界限的问题，在姿态调平的处理细节中继续保障系统的稳定性。
此外，在多筒型基础的硬件结构上，本申请在实际应用中也可进行相关的优化设置，以便促进系统稳定性。
举例而言，对于多筒型基础的各筒型基础，其各水下潜水泵均可以采用冗余化配置机制，配置主水下潜水泵和副水下潜水泵，并通过电机转速来调整吸力锚基础的筒内吸力，如此，当主水下潜水泵发生故障切换至副水下潜水泵继续进行工作，保障水下潜水泵部位的工作稳定性。
以上是本申请提供多筒型基础同步控制系统的介绍，与此相对的，本申请基于多筒型基础同步控制系统，还提供了一套多筒型基础同步控制方法。
参阅图4，图4为本申请多筒型基础同步控制方法的一种结构示意图，在本申请中，多筒型基础同步控制方法具体可包括如下步骤S401至步骤S404：
步骤S401，控制设备获取多筒型基础的当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据；
步骤S402，控制设备结合当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数；
步骤S403，控制设备根据贯入施工参数向变频器发送相应控制指令，以使得变频器变频调整对应水下潜水泵的工作状态，进行多筒型基础的沉贯，变频器以及水下潜水泵都为多个，变频器与水下潜水泵为一对一配对关系，每一组变频器以及水下潜水泵对应多筒型基础中的一个筒型基础；
步骤S404，控制设备在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制器配置的模糊PID控制算法，调节各筒型基础对应变频器的输入量，使得各变频器调节对应水下潜水泵的工作状态，进而实现各筒型基础的同步沉贯，其中，模糊PID控制算法由模糊算法以及PID算法结合得到，模糊PID控制算法的输入量为控制指令中的负压设置值以及压力传感器从水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。
在一种示例性的实现方式中，模糊PID控制算法涉及的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006AA
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062AA
为控制器输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE024_11A
为比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE023_12A
为当前负压设置值与当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值的偏差值，M为控制器输出初始值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014_12A
为积分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016_12A
为微分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE018AAAA
为当前负压设置值，
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAA
为当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022_9A
为
Figure DEST_PATH_IMAGE023_13A
的时间变化率；
在处理
Figure DEST_PATH_IMAGE024_12A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014_13A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016_13A
的过程中，包括以下内容：
模糊PID控制器通过将
Figure DEST_PATH_IMAGE023_14A
与
Figure DEST_PATH_IMAGE022_10A
导入模糊推理器中，与预设的模糊规则进行比对，获得PID控制系数的修正参数，修正参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE026AAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE028AAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE030AAA
，将初始控制参数与修正参数求和，获得模糊PID控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE024_13A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014_14A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016_14A
，初始控制参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE032AAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE034AAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE036AAA
：
Figure DEST_PATH_IMAGE069A
。
在又一种示例性的实现方式中，方法还包括：
控制设备在进行多筒型基础的动态沉贯过程中，获取各筒型基础配置的倾角仪采集到的倾角数据、各筒型基础配置的深度传感器采集到的深度数据，并以此确定各筒型基础的间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040_7A
，当间距
Figure DEST_PATH_IMAGE040_8A
大于预设沉贯误差阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE042AAA
时，确定各筒型基础沉贯深度不一致并触发自动姿态调平模式；
设平台倾斜后，绕x方向转动的角度为α，绕y方向转动的角度为β，
Figure DEST_PATH_IMAGE071
为当地水平坐标系，XYZ为倾斜平面坐标系，初始时平台上任一点坐标为(x0,y0,z0)，倾斜后坐标为（x1,y1,z1），经坐标变换可得倾斜坐标关系为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046AA
，
在执行自动姿态调平模式时，控制设备确定当前多筒型基础中的最低筒型基础k的深度位置，设置最低筒型基础k的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_12A
与最低筒型基础k的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_12A
：
Figure DEST_PATH_IMAGE050_13A
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE052AAA
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE054_12A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE056_12A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE054_13A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE056_13A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_13A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最低筒型基础k的坐标记为(xk,yk,zk)；
控制设备保持最低筒型基础k位置不动，对除最低筒型基础k以外的筒型基础进行沉降并沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_14A
的深度。
在又一种示例性的实现方式中，方法还包括：
若最低筒型基础k以外的筒型基础还未沉降一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE050_15A
的深度且存在一个筒型基础达到负压界限时，控制设备确定当前多筒型基础中的最高筒型基础m的深度位置，设置最高筒型基础m的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_14A
与最高筒型基础m的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE058_8A
：
Figure DEST_PATH_IMAGE058_9A
=
Figure DEST_PATH_IMAGE061AAA
，
其中，待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE054_14A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE056_14A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE054_15A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE056_15A
为绕y方向转动的角度，待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE048_15A
的坐标记为(xi,yi,zi)，最高筒型基础k的坐标记为(xm,ym,zm)；
控制设备保持最高筒型基础m位置不动，对除最高筒型基础m以外的筒型基础进行上升并上升一个自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE058_10A
的深度。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的多筒型基础同步控制方法的说明，可以参考前面多筒型基础控制系统的具体工作过程，具体在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。
为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请如图4对应实施例中多筒型基础同步控制方法的步骤，具体操作可参考前面多筒型基础控制系统的具体工作过程，在此不再赘述。
其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器（Read Only Memory，ROM）、随机存取记忆体（Random Access Memory，RAM）、磁盘或光盘等。
由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请如图4对应实施例中多筒型基础同步控制方法的步骤，因此，可以实现本申请考前面多筒型基础控制系统所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。
以上对本申请提供的多筒型基础同步控制系统、方法以及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种多筒型基础同步控制系统，其特征在于，所述系统包括控制设备、多筒型基础、变频器以及水下潜水泵，所述变频器以及所述水下潜水泵都为多个，所述变频器与所述水下潜水泵为一对一配对关系，每一组所述变频器以及所述水下潜水泵对应所述多筒型基础中的一个筒型基础；
所述控制设备用于获取所述多筒型基础的当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据；所述控制设备还用于结合所述当前贯入深度以及所述待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数；所述控制设备还用于根据所述贯入施工参数向所述变频器发送相应控制指令，以使得所述变频器变频调整对应所述水下潜水泵的工作状态，进行所述多筒型基础的沉贯；所述控制设备还用于在进行所述多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制器配置的模糊PID控制算法，调节各所述筒型基础对应所述变频器的输入量，使得各所述变频器调节对应所述水下潜水泵的工作状态，进而实现各所述筒型基础的同步沉贯，其中，所述模糊PID控制算法由模糊算法以及PID算法结合得到，所述模糊PID控制算法的输入量为所述控制指令中的负压设置值以及压力传感器从所述水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模糊PID控制算法涉及的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为控制器输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为当前负压设置值与当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值的偏差值，M为控制器输出初始值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为积分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为微分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为所述当前负压设置值，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为所述当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
的时间变化率；
在处理
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016A
的过程中，包括以下内容：
所述模糊PID控制器通过将
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
与
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
导入模糊推理器中，与预设的模糊规则进行比对，获得PID控制系数的修正参数，所述修正参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，将初始控制参数与所述修正参数求和，获得模糊PID控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016AA
，所述初始控制参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure DEST_PATH_IMAGE034
：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制设备还用于在进行所述多筒型基础的动态沉贯过程中，获取各所述筒型基础配置的倾角仪采集到的倾角数据、各所述筒型基础配置的深度传感器采集到的深度数据，并以此确定各所述筒型基础的间距
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，当所述间距
Figure DEST_PATH_IMAGE038A
大于预设沉贯误差阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE040
时，确定触发自动姿态调平模式；
设平台倾斜后，绕x方向转动的角度为α，绕y方向转动的角度为β，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为当地水平坐标系，XYZ为倾斜平面坐标系，初始时平台上任一点坐标为(x0,y0,z0)，倾斜后坐标为（x1,y1,z1），经坐标变换可得倾斜坐标关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，
在执行所述自动姿态调平模式时，所述控制设备确定当前多筒型基础中的最低筒型基础k的深度位置，设置所述最低筒型基础k的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046
与所述最低筒型基础k的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE048
：
Figure DEST_PATH_IMAGE048A
=
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，
其中，所述待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE052
、
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，
Figure DEST_PATH_IMAGE052A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE054A
为绕y方向转动的角度，所述待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046A
的坐标记为(xi,yi,zi)，所述最低筒型基础k的坐标记为(xk,yk,zk)；
所述控制设备还用于保持所述最低筒型基础k位置不动，对除所述最低筒型基础k以外的筒型基础进行沉降并沉降一个所述自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE048AA
的深度。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，若所述最低筒型基础k以外的筒型基础还未沉降一个所述自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE048AAA
的深度且存在一个筒型基础达到负压界限时，所述控制设备还用于确定当前多筒型基础中的最高筒型基础m的深度位置，设置所述最高筒型基础m的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046AA
与所述最高筒型基础m的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE056
：
Figure DEST_PATH_IMAGE056A
=
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，
其中，所述待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE052AA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE054AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE052AAA
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE054AAA
为绕y方向转动的角度，所述待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046AAA
的坐标记为(xi,yi,zi)，所述最高筒型基础k的坐标记为(xm,ym,zm)；
所述控制设备还用于保持所述最高筒型基础m位置不动，对除所述最高筒型基础m以外的筒型基础进行上升并上升一个所述自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE056AA
的深度。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各所述水下潜水泵均采用冗余化配置机制，配置主水下潜水泵和副水下潜水泵，并通过电机转速来调整吸力锚基础的筒内吸力，当所述主水下潜水泵发生故障切换至所述副水下潜水泵继续进行工作。
6.一种多筒型基础同步控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制设备获取多筒型基础的当前贯入深度以及待贯入区域的地质勘探数据；
所述控制设备结合所述当前贯入深度以及所述待贯入区域的地质勘探数据，生成以贯入深度划分的贯入施工参数；
所述控制设备根据所述贯入施工参数向变频器发送相应控制指令，以使得所述变频器变频调整对应水下潜水泵的工作状态，进行所述多筒型基础的沉贯，所述变频器以及所述水下潜水泵都为多个，所述变频器与所述水下潜水泵为一对一配对关系，每一组所述变频器以及所述水下潜水泵对应所述多筒型基础中的一个筒型基础；
所述控制设备在进行所述多筒型基础的动态沉贯过程中，通过模糊PID控制器配置的模糊PID控制算法，调节各所述筒型基础对应所述变频器的输入量，使得各所述变频器调节对应所述水下潜水泵的工作状态，进而实现各所述筒型基础的同步沉贯，其中，所述模糊PID控制算法由模糊算法以及PID算法结合得到，所述模糊PID控制算法的输入量为所述控制指令中的负压设置值以及压力传感器从所述水下潜水泵采集的压力参数两者通过比较得到的偏差值和偏差变化率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模糊PID控制算法涉及的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
为控制器输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE010AAA
为比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAA
为当前负压设置值与当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值的偏差值，M为控制器输出初始值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAA
为积分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAA
为微分系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
为所述当前负压设置值，
Figure DEST_PATH_IMAGE061
为所述当前传感器所采集的筒型基础内外压力数据差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022AA
为
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAA
的时间变化率；
在处理
Figure DEST_PATH_IMAGE010AAAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAAA
的过程中，包括以下内容：
所述模糊PID控制器通过将
Figure DEST_PATH_IMAGE012_5A
与
Figure DEST_PATH_IMAGE022AAA
导入模糊推理器中，与预设的模糊规则进行比对，获得PID控制系数的修正参数，所述修正参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
，将初始控制参数与所述修正参数求和，获得模糊PID控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE010_5A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014_5A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016_5A
，所述初始控制参数包括
Figure DEST_PATH_IMAGE030A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
：
Figure DEST_PATH_IMAGE036A
。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制设备在进行所述多筒型基础的动态沉贯过程中，获取各所述筒型基础配置的倾角仪采集到的倾角数据、各所述筒型基础配置的深度传感器采集到的深度数据，并以此确定各所述筒型基础的间距
Figure DEST_PATH_IMAGE038AA
，当所述间距
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAA
大于预设沉贯误差阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
时，确定各所述筒型基础沉贯深度不一致并触发自动姿态调平模式；
设平台倾斜后，绕x方向转动的角度为α，绕y方向转动的角度为β，
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
为当地水平坐标系，XYZ为倾斜平面坐标系，初始时平台上任一点坐标为(x0,y0,z0)，倾斜后坐标为（x1,y1,z1），经坐标变换可得倾斜坐标关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE044A
，
在执行所述自动姿态调平模式时，所述控制设备确定当前多筒型基础中的最低筒型基础k的深度位置，设置所述最低筒型基础k的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046AAAA
与所述最低筒型基础k的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE048AAAA
：
Figure DEST_PATH_IMAGE048_5A
=
Figure DEST_PATH_IMAGE050A
，
其中，所述待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE052AAAA
、
Figure DEST_PATH_IMAGE054AAAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE052_5A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE054_5A
为绕y方向转动的角度，所述待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046_5A
的坐标记为(xi,yi,zi)，所述最低筒型基础k的坐标记为(xk,yk,zk)；
所述控制设备保持所述最低筒型基础k位置不动，对除所述最低筒型基础k以外的筒型基础进行沉降并沉降一个所述自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE048_6A
的深度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述最低筒型基础k以外的筒型基础还未沉降一个所述自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE048_7A
的深度且存在一个筒型基础达到负压界限时，所述控制设备确定当前多筒型基础中的最高筒型基础m的深度位置，设置所述最高筒型基础m的深度位置为零位，通过下式计算待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046_6A
与所述最高筒型基础m的自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE056AAA
：
Figure DEST_PATH_IMAGE056AAAA
=
Figure DEST_PATH_IMAGE058A
，
其中，所述待调节筒型基础i的倾角仪所测倾角为
Figure DEST_PATH_IMAGE052_6A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE054_6A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE052_7A
为绕x方向转动的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE054_7A
为绕y方向转动的角度，所述待调节筒型基础
Figure DEST_PATH_IMAGE046_7A
的坐标记为(xi,yi,zi)，所述最高筒型基础k的坐标记为(xm,ym,zm)；
所述控制设备保持所述最高筒型基础m位置不动，对除所述最高筒型基础m以外的筒型基础进行上升并上升一个所述自动调节距离
Figure DEST_PATH_IMAGE062
的深度。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求6至9任一项所述的方法。
CN202210531946.5A 2022-05-17 2022-05-17 一种多筒型基础同步控制系统以及方法 Active CN114624995B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210531946.5A CN114624995B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 一种多筒型基础同步控制系统以及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210531946.5A CN114624995B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 一种多筒型基础同步控制系统以及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114624995A CN114624995A (zh) 2022-06-14
CN114624995B true CN114624995B (zh) 2022-08-16

Family

ID=81907246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210531946.5A Active CN114624995B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 一种多筒型基础同步控制系统以及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114624995B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104281057A (zh) * 2014-09-22 2015-01-14 国家电网公司 一种应用于变压器冷却系统的复合pid模糊控制方法
CN207160044U (zh) * 2017-04-19 2018-03-30 合肥学院 一种三个桶形基础联合组件
CN109653229A (zh) * 2018-11-19 2019-04-19 中交上海三航科学研究院有限公司 导管架多筒负压筒测风塔复合基础自动化负压下沉方法
CN109881663A (zh) * 2019-04-09 2019-06-14 中交一航局第二工程有限公司 混凝土管桩及其沉桩系统和海域沉桩施工方法
CN209568464U (zh) * 2019-01-31 2019-11-01 中交一航局第二工程有限公司 主副负压筒型海上风电基础及其组装、安装系统
CN209568463U (zh) * 2019-01-31 2019-11-01 中交一航局第二工程有限公司 组合式海上风电基础及其组装、安装系统
CN112942343A (zh) * 2021-03-18 2021-06-11 中铁大桥局集团有限公司 一种用于沉桩施工的负压桶式导向架平台及其施工方法
CN113946123A (zh) * 2021-12-20 2022-01-18 中铁大桥科学研究院有限公司 吸力筒基础施工泵撬块及吸力筒基础施工泵撬块控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104281057A (zh) * 2014-09-22 2015-01-14 国家电网公司 一种应用于变压器冷却系统的复合pid模糊控制方法
CN207160044U (zh) * 2017-04-19 2018-03-30 合肥学院 一种三个桶形基础联合组件
CN109653229A (zh) * 2018-11-19 2019-04-19 中交上海三航科学研究院有限公司 导管架多筒负压筒测风塔复合基础自动化负压下沉方法
CN209568464U (zh) * 2019-01-31 2019-11-01 中交一航局第二工程有限公司 主副负压筒型海上风电基础及其组装、安装系统
CN209568463U (zh) * 2019-01-31 2019-11-01 中交一航局第二工程有限公司 组合式海上风电基础及其组装、安装系统
CN109881663A (zh) * 2019-04-09 2019-06-14 中交一航局第二工程有限公司 混凝土管桩及其沉桩系统和海域沉桩施工方法
CN112942343A (zh) * 2021-03-18 2021-06-11 中铁大桥局集团有限公司 一种用于沉桩施工的负压桶式导向架平台及其施工方法
CN113946123A (zh) * 2021-12-20 2022-01-18 中铁大桥科学研究院有限公司 吸力筒基础施工泵撬块及吸力筒基础施工泵撬块控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
桶形基础平台负压沉贯数据分析处理系统;辛海英 等;《黄渤海海洋》;20001231;第18卷(第4期);全文 *
桶形基础平台负压沉贯施工中的智能监测与控制系统;王泉 等;《黄渤海海洋》;20001231;第18卷(第4期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114624995A (zh) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107142918B (zh) 海上自升式作业平台半浮态作业方法
CN103981867A (zh) 潮间带海上风电基础沉桩的打桩限位架及其施工方法
US11649806B2 (en) Floating wind turbine generator installation
CN114624995B (zh) 一种多筒型基础同步控制系统以及方法
JP2021161674A (ja) 捨石マウンド均し用重錘
CN105568949A (zh) 自升式海洋平台调平方法
EP3661844B1 (en) Multi-stage coming off location technology
WO2023083123A1 (zh) 三桶导管架基础海上安装中调平控制系统及方法
CN114809125B (zh) 一种钢圆筒抗倾稳定性预测方法
JP2022548076A (ja) ジャッキアップ式プラットホームユニットにおけるクレーンまたはカンチレバーの動作エンベロープを決定する方法、ジャッキアップ式プラットホームユニット
CN108708365A (zh) 防止波浪作用下桩周土液化的新型钢管桩基础
CN112162288A (zh) 一种超大型浮式平台作业状态的声学监测方法
CN115288213B (zh) 海上钢圆筒稳定性预测方法
CN115787645A (zh) 海上风电深水先桩法四桩导管架基础沉桩快速施工工艺
CN103266618A (zh) 钢围堰的锚固方法及钢围堰结构
EP3856980B1 (en) Method for stabilizing a jack-up platform unit
CN113463644B (zh) 吸力桩导管架吊浮安装方法
CN214194541U (zh) 一种海上作业定位系统及其沉桩水下导向定位装置
US10850813B2 (en) Supporting system for a floating vessel in shallow or very shallow water
CN115877732A (zh) 吸力桩的工艺参数的动态调控方法、装置、介质、设备
CN116623677B (zh) 水下及泥中钢圆筒沉放定位精度控制系统及控制方法
CN106759349A (zh) 一种导管架基础精定位及临时锁定系统
CN216586544U (zh) 一种导管架基础打桩导向架倾斜度测量系统
CN116517007A (zh) 低渗透性土层中舱内水位调控沉井接高下沉的施工方法
CN114861272A (zh) 单桶多舱型桶型基础调平阶段临界吸力计算方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant