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1、国防科技大学学报第30卷第1期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.30No.12008文章编号:1001-2486(2008)01-0110-05X基于DSP的主动式波浪补偿起重机控制系统设计徐小军,何平,陈循,尚建忠(国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073)摘要:设计了一种基于DSP(DigitalSignalProcessing)的主动式波浪补偿起重机的控制系统,分析了系统的工作原理与功能要求,研究了DSP控制核心及其外围接口,完成了前向通道设计ZRS
2、-422串行通信人机接口设计、后向通道设计以及整个DSP控制系统软件设计,并采用Matlab进行了系统仿真。将该控制系统成功应用于主动式波浪补偿系统缩比样机,实验表明样机的主动补偿性能良好,工作稳定可靠。关键词:DSP;波浪补偿起重机;微机控制中图分类号:TH132141文献标识码:ADesignofControlSystemforanActiveHeaveCompensationCraneWithDSPXUXiao-jun,HEPing,CHENXun,SHANGJian-zhong(CollegeofMechatronicsEng
3、ineeringandAutomation,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:BasedonTMS320LF2407,amicro-computercontrolsystemusedforanactiveheavecompensationcraneisdesigned.Theworkingprincipleandfunctionrequestofthecontrolsystemisanalyzed.Thedesigningofthekernel
4、oftheDSPcontrolsystemandtheperipheralcircuitweredescribedindetail.Theforewordchannel,RS-224serialman-machineinterface,backwardchannelandthewholeDSPcontrolsystemsoftwareweredesigned,andthesimulationsweredonewiththeMATLAB.Thecontrolsystemwasimplementedinareduce-scaledprot
5、otypeoftheactiveheavecompensationcrane,andthetestresultsshowthattheprototypeworkswithastablestateoftheactivecompensationcharacter.Keywords:DSP;heavecompensationcrane;microcomputercontrol当两船在海上进行货物横向靠帮补给时,由于波浪作用,两船的横摇、纵摇以及升沉引起的相对运动,造成下放中的货物与上升的船体发生碰撞,或已放落到甲板上的货物由于船体的下沉出现
6、再次悬空的现象,同时还将引起起吊绳索的拉力发生很大变化。为了确保吊装的安全,需要使原起重机增加波浪补偿功能。波浪补偿起重机工作条件多变,影响因素多,而且对快速响应性、适应性都有较高的要求。波浪补偿起重机的控制系统是整个系统的核心。良好的控制性能和可操作性是起重机安全作业的前提。1波浪补偿起重机工作原理及控制系统功能要求起重机在海上作业时,波浪使补给舰和被补给舰呈现复杂的波动状态,本文仅考虑对升沉运动的补偿。如图1所示,波浪补偿系统结构由检测系统、控制系统、电液伺服系统和机械执行系统组成,系统利用内嵌于卷扬机的差动行星齿轮传动机构的调速
7、特性来实现补偿,工作原理的详细描述见文献[1]。根据波浪补偿要求和实际指标,控制系统必须具备以下功能:(1)自动检测舰船各方向的受迫运动,包括横摇、纵摇和垂直波动;(2)实时控制液压马达转速,包括大小和方向;(3)实时控制钢绳的张力;(4)故障自诊断和报告,记录系统的状态;(5)与整个波浪补偿系统有连接的硬件接口。波浪补偿控制系统涉及速度和张力两方面的补偿控制,控制原理如图2所示。它根据两船相对速X收稿日期:2007-08-30基金项目:国家部委资助项目作者简介:(1972)),男,副教授,博士生。徐小军,等:基于DSP的主动式波浪补
8、偿起重机控制系统设计111度、绳索张力以及液压执行机构输出速度的大小,进行实时运算,给出控制信号,对液压执行机构的速度进行调整,直至达到要求。图1波浪补偿系统结构图Fig.1Structureoftheheavecomp
