船舶起重机主辅臂分级补偿的虚拟约束控制策略研究

在海上起重机作业过程中,转运载荷因恶劣海况的移动会对附近工作人员造成危险,或者可能会对载荷本身或周围环境造成损害。起重机的欠驱动、非线性系统、有效载荷的稳定控制是一项具有挑战性的任务,现有货物转运升沉补偿装备存在结构复杂、补偿范围有限、造价昂贵等局限性。针对这种状况,提出了一种3自由度悬臂补偿机构,结合主辅臂补偿算法实现货物的转运补偿。对恶劣海况下起重机系统转运影响进行仿真分析,并搭建基于3自由度悬臂补偿机构的船舶起重机运动学及动力学模型,通过分级补偿控制,实现摆动补偿。仿真结果表明:提出的新型补偿机构能够显著提升恶劣海况下船舶起重机吊物平稳性,补偿率可达75%,扩大了船舶起重机可作业环境区间。