周明健，王幼民



力伺服波浪补偿器控制研究及其性能优化

*周明健1，王幼民2

(1. 巢湖学院电子工程与电气自动化学院，安徽，巢湖 238000；2. 安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽，芜湖 241000)

力伺服波浪补偿器广泛应用于海洋工程领域，研究力伺服波浪补偿器的控制系统具有重要意义。建立了其数学模型，运用前馈复合控制方法消除作用在液压马达输出轴的外负载力矩的扰动干扰。基于消去扰动干扰的系统的数学模型，分析了系统的稳定性、能观性、能控性，运用极点配置方法对系统的控制性能进行优化，得到反馈矩阵。通过仿真验证了优化后系统的控制性能达到了优化设计目标。

力伺服波浪补偿器；前馈复合控制；极点配置方法；控制性能优化

0 前言

为了减少海上作业受到复杂海况的影响，补偿器成为海洋工程装备中重要组成部分之一，其控制性能优劣直接影响海上作业的效果[1-2]。补偿器可以分为位置补偿器、速度补偿器、力补偿器。

力伺服波浪补偿器是将力伺服液压控制技术与波浪补偿起重技术相结合，由液压执行元件、伺服阀、传感器、伺服放大器、A / D、D / A转换模块、计算机、液压伺服系统等组成[3]，用来减小海上作业时起吊绳索受海浪影响产生的交变载荷，从而避免起吊绳索出现断裂而危害人身和财产安全的现象发生[4]。

1 力伺服波浪补偿器的数学模型

1.1 力伺服波浪补偿器的控制过程方框图

力伺服波浪补偿器的控制过程[5]如图1所示，由伺服放大器环节K、阀控马达环节G、干扰传递函数环节G、液压绞车环节K、力传感器环节K组成，作用在马达上的外负力矩T是影响马达输出扭矩的干扰因素。……