一种船舶分段建造曲面变形动态补偿方法转让专利
申请号 : CN202010329986.2
文献号 : CN111516823B
文献日 : 2021-01-26
发明人 : 景旭文 , 王镇 , 周宏根 , 刘金锋 , 田桂中 , 李磊 , 李国超 , 何强 , 康超 , 陈宇
申请人 : 江苏科技大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种船舶分段建造曲面变形动态补偿方法,其特征在于,包括:(1)基于采集的船舶实际分段情况拟合曲面构建分段变形补偿模型,得到胎架的理论高度;
(2)基于船舶的分段变形范围和受压载荷建立胎架间的关联关系;
(3)采用预先设定的胎架高度自适应调控算法,根据胎架的实际高度和理论高度进行分段变形补偿。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于采集的船舶实际分段情况拟合曲面构建分段变形补偿模型包括:(11)根据采集获取的船舶分段外板的离散点反算三次曲面控制点;
(12)基于所述三次曲面控制点计算得到曲面拟合方程;所述曲面拟合方程表示为:其中,取k=3,即三次NURBS曲面;u,v为形式化参数;m,n为在u和v方向上的控制点的个数,u、v分别表示曲面的水平和竖直方向;Vε,j(ε=0,1,…,m;j=0,1,…,n)为控制网格顶点,Nε,k(u),Nj,k(v)为非有理B样条基函数;
(13)基于曲面拟合方程、活络头与分段外板接触点坐标、活络头的最低倾斜角、活络头的厚度L,利用节点插入法对所述曲面拟合方程进行坐标变换,得到分段变形补偿模型Zl,具体表示为:其中, 为胎架的平面位置坐标, 为位于原始节点u、v区间[uε+k-1,uε+k)、[vε+k-1,vε+k)的参数化值,uε+k、vε+k表示原始离散点的值,xε,yj分别表示第ε、j个离散点的 坐标,px前为前一个临近的离散点在 方向上的坐标,py前为前一个临近离散点在方向上的坐标;θ为活络头的最低倾斜角。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于船舶的分段变形范围和受压载荷建立胎架间的关联关系包括:根据预先设定的关联关系类型,确定胎架间的关联关系类型;
根据确定的关联关系类型及胎架载荷,确定船舶分段所需要的胎架阶层数及各阶层的胎架数量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述预先设定的关联关系类型包括串行连接和并行连接;串行连接时,在分段变形和载荷范围内的所有胎架布置于同一轨道上;并行连接时,在分段变形和载荷范围内的所有胎架布置于多个不同轨道上。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述并行连接包括星形连接和环形连接;
所述星形连接以基准胎架为中心,由内向外关于基准胎架所在的轨道对称分布的两轨道上的胎架为同一阶层,同一阶层所处的两轨道上的胎架数量相等;
所述环形连接以基准胎架为中心,各阶层由内向外依次环绕于基准胎架周围。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基准胎架为分段变形时载荷最大处或距离载荷最大处最近的胎架;从属胎架为各阶层上的胎架,其在动态响应方法的支撑下,实现与基准胎架的动态响应。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,胎架阶层数通过以下步骤确定:(21)观察位于变形区域内的胎架数量,可确定变形区域内胎架的初步阶层数N;
(22)通过压力传感器得到当前a阶层胎架实际的总压力;a为阶层编号,a取正整数;
(23)判断当前a阶层的胎架总压力是否大于a-1阶层的胎架总压力的70%:若否,则阶层编号a累计一次,返回步骤(22);
若是,则:
若a≥N,则变形区域内的最终胎架层数为a;
若a
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,各阶层的胎架数量通过以下步骤确定:若胎架为串行连接:其阶层数目为1,从属胎架数量为分段变形区域内当前轨道上的胎架数量;
若胎架为星形连接:
确定当前阶层的原始胎架数量以及位于变形区域之外的胎架数量,进而得到当前阶层上每个轨道上的胎架数量;
根据预先设定的当前阶层距基准胎架的距离阈值确定当前阶层的最终胎架数量及胎架位置;
若胎架为环形连接:
确定当前阶层的原始胎架数量,判断同一轨道上是否存在当前阶层的多个胎架:若否,则当前阶层的胎架数量即为其原始胎架数量;
若是,则根据同一阶层中不同轨道上胎架夹角最大原则将同一轨道上的多余胎架归入下一阶层,依次类推,可得各阶层的胎架数量及胎架位置。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述采用预先设定的胎架高度自适应调控算法进行分段变形补偿包括:(31)根据变形区域内胎架的总数及反变形力确定基准胎架压力;
(32)基于预先设定的自适应调控算法确定基准胎架的实际高度;基于分段变形补偿模型Zl得到基准胎架的理论高度;
(33)根据基准胎架压力、实际高度和理论高度生成动态补偿脉冲信号,经步进电机发出;
(34)将所述动态补偿脉冲信号依次传入各个阶层的从属胎架,获得各个从属胎架的动态补偿量,进行动态补偿;
(35)若补偿后的基准胎架压力在预先设定的压力范围内,则结束动态响应;
否则,返回步骤(33)继续进行动态补偿。
10.根据权利要求1~9中任一权利要求所述的方法,其特征在于,所述预先设定的胎架高度自适应调控算法为模糊控制算法与PID控制算法的结合:将基准胎架的受压载荷和理论载荷的误差以及误差变化率作为输入变量,将基准胎架的实际高度作为输出变量;通过模糊化、模糊推理和解模糊的过程对比例因子Kp,Ki,Kd进行参数整定,经过PID控制实现自适应控制。
说明书 :
一种船舶分段建造曲面变形动态补偿方法
技术领域
背景技术
接电机和工作单元顶部的压力传感器,但是不能较好保证分段曲面的外部线型。
度的初调,不能进行反复调整。
发明内容
散点在 方向上的坐标;θ为活络头的最低倾斜角。
他各个从属胎架自行调整,提高了变形补偿的精度、效率以及分段建造的质量。另外,本申请的方法还能够有效规避现有变形补偿方法易改难查的缺陷,能够自动进行动态补偿调
整。
附图说明
具体实施方式
的坐标。
阶层从属胎架203,无填充圆形标识其他胎架204,所有胎架均分布在轨道205上。
层,同一阶层所处的两轨道上的胎架数量相等;环形连接以基准胎架为中心,各阶层由内向外依次环绕于基准胎架周围。
胎架位置。
法中的反变形法可计算得到反变形力PM,确定变形区域内的基准胎架及其压力Pb(Pb=PM/
T)。
量,将基准胎架的实际高度作为输出变量;模糊控制通过模糊化、模糊推理和解模糊三个过程对比例因子、积分因子、微分因子Kp,Ki,Kd进行参数整定,经过PID控制最终实现自适应控制,从而实现曲面分段的变形动态补偿。
量,w为当前t阶层中的从属胎架编号,W为t阶层中从属胎架的数量。
品的形式。
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。