權(quán)利要求書： 1.一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟101：將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片通過(guò)葉片夾緊部件固定在吊具主體上，進(jìn)入準(zhǔn)備階段，吊車吊鉤與所述吊具主體連接；

步驟102：根據(jù)輸入的初始參數(shù)計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)葉片的重心的初始安裝位置；

步驟103：?jiǎn)?dòng)吊車，將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片重心提升至所述初始安裝位置，其中，起吊高度誤差小于或等于允許的最大對(duì)接誤差，平面位置與轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)推進(jìn)器平面位置的最大調(diào)節(jié)能力；

步驟201：吊具主體進(jìn)入穩(wěn)定階段，以所述初始安裝位置為所述風(fēng)機(jī)葉片重心的目標(biāo)位置和姿態(tài)，在穩(wěn)定階段的各個(gè)時(shí)刻，重復(fù)步驟202～步驟203；

步驟202：通過(guò)引導(dǎo)模塊根據(jù)采集裝置得到關(guān)聯(lián)信息中的實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向信息進(jìn)行超短期風(fēng)速預(yù)報(bào)，從而得到未來(lái)幾秒內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向信息，再根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息，在載荷仿真軟件中計(jì)算各個(gè)時(shí)刻風(fēng)機(jī)葉片受到的風(fēng)作用力和力矩，從而得到吊具主體所需的抵消力和力矩；采用自動(dòng)控制算法根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片當(dāng)前位置和姿態(tài)與目標(biāo)位置和姿態(tài)的差異，輸出吊具主體當(dāng)前所需的控制力和力矩作為施力信息進(jìn)而得到自動(dòng)控制參數(shù)；

步驟203：控制分配模塊根據(jù)所述施力信息輸出分配信息，其中多個(gè)推進(jìn)器能夠?qū)崿F(xiàn)所述風(fēng)機(jī)葉片水平方向上橫向、縱向位置的調(diào)整，當(dāng)所述分配信息所對(duì)應(yīng)的推力和力矩超出吊具主體運(yùn)動(dòng)控制裝置的控制范圍，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)；

步驟204：所述控制分配模塊根據(jù)所述分配信息得到各個(gè)推進(jìn)器所須產(chǎn)生的推力轉(zhuǎn)化為油門信號(hào)并輸出至執(zhí)行模塊，使風(fēng)機(jī)葉片在初始位置保持穩(wěn)定，若疊加后得到的油門信號(hào)超出任一個(gè)或任多個(gè)所述推進(jìn)器的100％油門，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)；

步驟301：在穩(wěn)定階段保持穩(wěn)定之后進(jìn)入對(duì)接階段，根據(jù)采集裝置得到的輪轂實(shí)時(shí)位置，確定風(fēng)機(jī)葉片第二安裝位置和姿態(tài)，采用步驟202～步驟204相同的方式使風(fēng)機(jī)葉片保持穩(wěn)定在第二安裝位置，進(jìn)而使風(fēng)機(jī)葉片的葉根追蹤輪轂，并使風(fēng)機(jī)葉片的葉根和輪轂之間的距離保持在設(shè)定范圍內(nèi)；

步驟302：根據(jù)采集裝置上的光學(xué)定位器得到葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)與高速相機(jī)實(shí)時(shí)相對(duì)方位，計(jì)算得到葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)所在葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔的實(shí)時(shí)相對(duì)方位，進(jìn)而判斷葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔之間方位差是否達(dá)到對(duì)接精度；

步驟303：當(dāng)達(dá)到對(duì)接精度要求時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的推進(jìn)器使所述葉根處葉根螺栓插入輪轂處對(duì)應(yīng)的螺栓孔，并開(kāi)始進(jìn)行鎖緊；若未達(dá)到對(duì)接精度要求，即存在所述葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔之間方位差未達(dá)到對(duì)接精度，通過(guò)微調(diào)穩(wěn)定目標(biāo)位置或微調(diào)吊具的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，直到滿足對(duì)接精度要求，再在相應(yīng)的推進(jìn)器的驅(qū)使下完成對(duì)接；

步驟401：使風(fēng)機(jī)葉片的目標(biāo)位置保持在步驟303對(duì)接成功時(shí)的位置，并按照步驟202～步驟204保持穩(wěn)定，直至鎖緊操作完成；

步驟402：鎖緊操作完成后，通過(guò)驅(qū)使葉片夾緊部件使風(fēng)機(jī)葉片與吊具主體分離，吊裝完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述最大對(duì)接誤差小于或等于所述吊具主體能夠調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片葉根處豎直方向的高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述初始參數(shù)包括吊車、輪轂、塔筒、待吊裝風(fēng)機(jī)葉片外形參數(shù)以及輪轂、塔筒固定的位置信息。

4.一種利用權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法實(shí)現(xiàn)的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

吊具主體，用于夾持風(fēng)機(jī)葉片；

位姿調(diào)整裝置，安裝在所述吊具主體上并執(zhí)行控制命令以調(diào)整所述風(fēng)機(jī)葉片的位姿；

采集裝置，采集所述風(fēng)機(jī)葉片的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息；

控制裝置，根據(jù)獲得的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息并采用自動(dòng)控制算法輸出所述的控制命令。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述位姿調(diào)整裝置被配置為包括用于調(diào)節(jié)所述吊具主體軸向與水平面夾角的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述吊具主體沿軸向方向兩端的擺動(dòng)的推力機(jī)構(gòu)以修正所述風(fēng)機(jī)葉片的位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述推力機(jī)構(gòu)被配置為包括多個(gè)以對(duì)稱方式布置在所述吊具主體上的推進(jìn)器，其中，所述推進(jìn)器能夠以固定方式或可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述吊具主體上并執(zhí)行控制命令以抵消所述吊具主體的擺動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述吊具主體通過(guò)配置不同配重的方式調(diào)整整體重心用以匹配采用不同型號(hào)風(fēng)機(jī)葉片或夾持所述風(fēng)機(jī)葉片不同部位的安裝作業(yè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述吊具主體通過(guò)配置的葉片夾緊部件夾緊所述風(fēng)機(jī)葉片且所述葉片夾緊部件被配置為帶有調(diào)節(jié)夾持空間的機(jī)構(gòu)用以容納不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)葉片。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述采集裝置被配置為包括獲得采集數(shù)據(jù)的采集模塊以及用于處理所述采集數(shù)據(jù)的處理模塊并最終輸出位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括：

引導(dǎo)模塊，基于所述位姿信息和關(guān)聯(lián)信息生產(chǎn)施力信息；

控制分配模塊，根據(jù)所述施力信息輸出分配信息；

監(jiān)控模塊，通過(guò)顯示器顯示所述位姿信息、關(guān)聯(lián)信息以及分配信息并被配置為具有手動(dòng)操作功能用以供人工控制；

警報(bào)模塊，將所述位姿信息與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較并能夠識(shí)別超出所述預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)的信息作為報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警以供操作人員判斷是否停止吊裝。

說(shuō)明書： 適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及控制方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)[0002] 近年以來(lái)，海上風(fēng)電發(fā)展勢(shì)頭迅猛，全球新裝機(jī)容量屢創(chuàng)新高，海上風(fēng)機(jī)趨于大型化且其安裝成本有進(jìn)一步降低的需求。當(dāng)今世界上已建成的海上風(fēng)電場(chǎng)大多集中在水深

40m以下的淺海區(qū)域，其風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)以固定單樁式為主。固定單樁式風(fēng)機(jī)的安裝方式

可分為分體吊裝和整機(jī)吊裝。對(duì)于大型海上風(fēng)機(jī)，其主流的安裝方式是采用自升式風(fēng)電安

裝船進(jìn)行分體安裝。到達(dá)安裝海域后，自升式安裝船將樁腿插入海底并升高平臺(tái)，從而形成

穩(wěn)固的安裝平臺(tái)；而后安裝船上的起重設(shè)備分別對(duì)風(fēng)機(jī)塔筒、機(jī)艙、輪轂和葉片進(jìn)行吊裝合

攏。在這一過(guò)程當(dāng)中，安裝海域環(huán)境條件(風(fēng)、浪、流等)對(duì)吊裝影響較大，因此通常會(huì)在符合

安裝的較小風(fēng)浪條件下出海安裝。

[0003] 在單葉片吊裝過(guò)程中，通常采用剛臂結(jié)構(gòu)吊具固定葉片，包括C型吊具、SC型吊具等。風(fēng)電安裝船利用船上的起重設(shè)備將葉片吊具和葉片吊起，并不斷調(diào)整葉片位置和方向，

直至葉片根部與塔筒頂部已安裝的輪轂對(duì)接完成。由于風(fēng)載荷影響，懸吊的葉片在空中會(huì)

出現(xiàn)一定程度的晃動(dòng)；由于風(fēng)載荷和波浪載荷影響，塔筒及輪轂整體也會(huì)發(fā)生振動(dòng)，導(dǎo)致二

者相對(duì)位置不斷變化，使得葉片根部與輪轂的對(duì)接十分困難，甚至發(fā)生對(duì)接失敗，造成葉片

連接螺栓損壞。

[0004] 實(shí)際吊裝過(guò)程中為解決葉片?輪轂對(duì)接困難的問(wèn)題，通常采用人力拉動(dòng)纜繩限制葉片運(yùn)動(dòng)的方式輔助對(duì)接。這種方式的葉片位置控制精度低，對(duì)安裝海域風(fēng)浪非常敏感，且

存在一定人身危險(xiǎn)性，造成海上風(fēng)電安裝效率低、成本高，不利于海上風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展。

[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中的葉片吊具，如專利文獻(xiàn)CN104386570A公開(kāi)的A·L·弗蘭克設(shè)計(jì)的一種C狀軛，可用于風(fēng)機(jī)葉片的水平和斜向吊裝。但是葉片吊裝過(guò)程中僅其俯仰姿態(tài)可由吊具

主動(dòng)控制，葉片的位置和水平姿態(tài)等還是依靠吊車和人工拖曳纜繩進(jìn)行控制；專利文獻(xiàn)

US9009964B2公開(kāi)了一種風(fēng)機(jī)葉片吊裝用吊梁，通過(guò)布置可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的水平繩索連接吊車

和吊梁，配合吊梁上已有的俯仰角度控制繩索，可對(duì)吊裝葉片的水平姿態(tài)、俯仰姿態(tài)進(jìn)行控

制。但是葉片的位置仍依靠吊車移動(dòng)，在葉片對(duì)接階段控制精度較低。

[0006] 針對(duì)海上風(fēng)機(jī)葉片吊裝過(guò)程中葉片與輪轂對(duì)接困難的問(wèn)題，專利文獻(xiàn)CN107387329A公開(kāi)了蔣致禹等提出的一種適用于海上風(fēng)機(jī)單葉片安裝的輪轂對(duì)接裝置，采

用加裝輔助緩沖板裝置的方式減小對(duì)接過(guò)程對(duì)葉根?輪轂對(duì)齊的精度要求。這種被動(dòng)輔助

的方式無(wú)法解決葉片與輪轂相對(duì)運(yùn)動(dòng)大的問(wèn)題，裝置的安裝和拆卸也存在一定困難；專利

文獻(xiàn)CN109139389A公開(kāi)了任政儒等提出的用于風(fēng)機(jī)單葉片安裝的主動(dòng)反饋控制方法和裝

置，采用絞車主動(dòng)控制纜繩張力，達(dá)到限制和控制葉片運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，進(jìn)而完成葉片與輪轂的

對(duì)接，該方法采用了主動(dòng)控制的方法，能較有效地操縱葉片姿態(tài)，但由于安裝船與風(fēng)機(jī)的相

對(duì)位置，纜繩僅能單側(cè)布置，控制能力有限，實(shí)際應(yīng)用中可能存在纜繩物理特性帶來(lái)的延遲

效應(yīng)等問(wèn)題。

[0007] 因此，在大型海上風(fēng)機(jī)葉片吊裝方面，特別是解決葉片與輪轂對(duì)接難題，急需一種穩(wěn)定可靠、精度高、易操作的控制裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及控制方法。

[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：[0010] 吊具主體，用于夾持風(fēng)機(jī)葉片；[0011] 位姿調(diào)整裝置，安裝在所述吊具主體上并執(zhí)行控制命令以調(diào)整所述風(fēng)機(jī)葉片的位姿；

[0012] 采集裝置，采集所述風(fēng)機(jī)葉片的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息；[0013] 控制裝置，根據(jù)獲得的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息并采用自動(dòng)控制算法輸出所述的控制命令。

[0014] 優(yōu)選地，所述位姿調(diào)整裝置被配置為包括用于調(diào)節(jié)所述吊具主體軸向與水平面夾角的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述吊具主體沿軸向方向兩端的擺動(dòng)的推力機(jī)構(gòu)以修正

所述風(fēng)機(jī)葉片的位置。

[0015] 優(yōu)選地，所述推力機(jī)構(gòu)被配置為包括多個(gè)以對(duì)稱方式布置在所述吊具主體上的推進(jìn)器，其中，所述推進(jìn)器能夠以固定方式或可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述吊具主體上并執(zhí)行控制

命令以抵消所述吊具主體的擺動(dòng)。

[0016] 優(yōu)選地，所述吊具主體通過(guò)配置不同配重的方式調(diào)整整體重心用以匹配采用不同型號(hào)風(fēng)機(jī)葉片或夾持所述風(fēng)機(jī)葉片不同部位的安裝作業(yè)。

[0017] 優(yōu)選地，所述吊具主體通過(guò)配置的葉片夾緊部件夾緊所述風(fēng)機(jī)葉片且所述葉片夾緊部件被配置為帶有調(diào)節(jié)夾持空間的機(jī)構(gòu)用以容納不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)葉片。

[0018] 優(yōu)選地，所述采集裝置被配置為包括獲得采集數(shù)據(jù)的采集模塊以及用于處理所述采集數(shù)據(jù)的處理模塊并最終輸出位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息。

[0019] 優(yōu)選地，所述控制裝置包括：[0020] 引導(dǎo)模塊，基于所述位姿信息和關(guān)聯(lián)信息生產(chǎn)施力信息；[0021] 控制分配模塊，根據(jù)所述施力信息輸出分配信息；[0022] 監(jiān)控模塊，通過(guò)顯示器顯示所述位姿信息、關(guān)聯(lián)信息以及分配信息并被配置為具有手動(dòng)操作功能用以供人工控制；

[0023] 警報(bào)模塊，將所述位姿信息與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較并能夠識(shí)別超出所述預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)的信息作為報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警以供操作人員判斷是否停止吊裝。

[0024] 本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法，包括如下步驟：[0025] 步驟101：將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片通過(guò)葉片夾緊部件固定在吊具主體上，進(jìn)入準(zhǔn)備階段，吊車吊鉤與連接所述吊具主體；

[0026] 步驟102：根據(jù)輸入的初始參數(shù)計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)葉片的重心的初始安裝位置；[0027] 步驟103：?jiǎn)?dòng)吊車，將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片重心提升至所述初始安裝位置，其中，起吊高度誤差小于或等于允許的最大對(duì)接誤差，平面位置與轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)推進(jìn)器平面位置

的最大調(diào)節(jié)能力；

[0028] 步驟201：吊具主體進(jìn)入穩(wěn)定階段，以所述初始安裝位置為所述風(fēng)機(jī)葉片重心的目標(biāo)位置和姿態(tài)，在穩(wěn)定階段的各個(gè)時(shí)刻，重復(fù)步驟202～步驟203；

[0029] 步驟202：通過(guò)引導(dǎo)模塊根據(jù)采集裝置得到所述關(guān)聯(lián)信息中的實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向信息進(jìn)行超短期風(fēng)速預(yù)報(bào)，從而得到未來(lái)幾秒內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向信息，再根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片的位姿

信息以及關(guān)聯(lián)信息，在載荷仿真軟件中計(jì)算各個(gè)時(shí)刻風(fēng)機(jī)葉片受到的風(fēng)作用力和力矩，從

而得到吊具主體所需的抵消力和力矩；采用自動(dòng)控制算法根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片當(dāng)前位置和姿態(tài)與

目標(biāo)位置和姿態(tài)的差異，輸出吊具主體當(dāng)前所需的控制力和力矩作為施力信息，其中，所述

自動(dòng)控制參數(shù)由引導(dǎo)模塊中仿真整定得到；

[0030] 步驟203：控制分配模塊根據(jù)所述施力信息輸出分配信息，其中多個(gè)所述推進(jìn)器能夠?qū)崿F(xiàn)所述風(fēng)機(jī)葉片水平方向上橫向、縱向位置的調(diào)整，當(dāng)所述分配信息所對(duì)應(yīng)的推力和

力矩超出吊具主體運(yùn)動(dòng)控制裝置的控制范圍，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)；

[0031] 步驟204：所述控制分配模塊根據(jù)所述分配信息得到各個(gè)推進(jìn)器所須產(chǎn)生的推力轉(zhuǎn)化為油門信號(hào)并輸出至執(zhí)行模塊，使風(fēng)機(jī)葉片在初始位置保持穩(wěn)定，若疊加后得到的油

門信號(hào)超出任一個(gè)或任多個(gè)所述推進(jìn)器的100％油門，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)。

[0032] 步驟301：在穩(wěn)定階段保持穩(wěn)定之后進(jìn)入對(duì)接階段，根據(jù)采集裝置得到的輪轂實(shí)時(shí)位置，確定風(fēng)機(jī)葉片第二安裝位置和姿態(tài)，采用步驟202～步驟204相同的方式使風(fēng)機(jī)葉片

保持穩(wěn)定在第二安裝位置，進(jìn)而使風(fēng)機(jī)葉片的葉根追蹤輪轂，并使風(fēng)機(jī)葉片的葉根和輪轂

之間的距離保持在設(shè)定范圍內(nèi)；

[0033] 步驟302：根據(jù)采集裝置上的光學(xué)定位器得到所述葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)與高速相機(jī)實(shí)時(shí)相對(duì)方位，計(jì)算得到葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)所在葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔的實(shí)時(shí)相對(duì)方位，進(jìn)而

判斷葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔之間方位差是否達(dá)到對(duì)接精度；

[0034] 步驟303：當(dāng)達(dá)到對(duì)接精度要求時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的推進(jìn)器使所述葉根處葉根螺栓插入輪轂處對(duì)應(yīng)的螺栓孔，并開(kāi)始進(jìn)行鎖緊；若未達(dá)到對(duì)接精度要求，即存在所述葉根螺栓與對(duì)

應(yīng)螺栓孔之間方位差未達(dá)到對(duì)接精度，通過(guò)微調(diào)穩(wěn)定目標(biāo)位置或微調(diào)吊具的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)

構(gòu)，直到滿足對(duì)接精度要求，再在相應(yīng)的推進(jìn)器的驅(qū)使下完成對(duì)接；

[0035] 步驟401：使風(fēng)機(jī)葉片的目標(biāo)位置保持在步驟303對(duì)接成功時(shí)的位置，并按照步驟202～步驟204保持穩(wěn)定，直至鎖緊操作完成；

[0036] 步驟402：鎖緊操作完成后，通過(guò)驅(qū)使葉片夾緊部件使風(fēng)機(jī)葉片與吊具主體分離，吊裝完成。

[0037] 優(yōu)選地，所述最大對(duì)接誤差小于或等于所述吊具主體能夠調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片葉根處豎直方向的高度。

[0038] 優(yōu)選地，所述初始參數(shù)包括吊車、輪轂、塔筒、待吊裝風(fēng)機(jī)葉片外形參數(shù)以及輪轂、塔筒固定的位置信息。

[0039] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：[0040] 1、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置與葉片相匹配的吊具主體并通過(guò)位姿調(diào)整裝置、采集裝置以及控制裝置的配合在克服外界因素干擾的同時(shí)實(shí)現(xiàn)單葉片吊裝及對(duì)接過(guò)程能夠高效、精確地

完成，具有可控制自由度較多，操作便利且造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。

[0041] 2、本發(fā)明通過(guò)在現(xiàn)有葉片吊具上設(shè)置多組推進(jìn)器，可實(shí)現(xiàn)葉片在吊裝過(guò)程中的x?y平面位置和姿態(tài)有效控制，解決了海上風(fēng)機(jī)葉片吊裝過(guò)程中受風(fēng)浪影響、吊車與吊具難

以控制葉片運(yùn)動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致葉片與輪轂對(duì)接困難的問(wèn)題。本發(fā)明采用多組推進(jìn)器作為控制動(dòng)

力，可控制葉片多自由度運(yùn)動(dòng)，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)葉片和輪轂的高效、穩(wěn)定對(duì)

接。

[0042] 3、本發(fā)明通過(guò)起吊、穩(wěn)定、對(duì)接、鎖緊四個(gè)階段設(shè)計(jì)解決了現(xiàn)有技術(shù)中葉片吊裝通常采用人力拉動(dòng)或固定纜繩，進(jìn)而限制和穩(wěn)定葉片運(yùn)動(dòng)完成對(duì)接效率低、成本高的問(wèn)題，實(shí)

現(xiàn)在葉片與輪轂對(duì)接過(guò)程中自動(dòng)穩(wěn)定葉片運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)，控制葉片移動(dòng)插入輪轂完成對(duì)接，

提高葉片對(duì)接精度和效率，降低了風(fēng)機(jī)吊裝的成本。

[0043] 4、本發(fā)明在葉片吊裝的對(duì)接階段控制方法中采用仿真計(jì)算吊具和葉片整體受風(fēng)力和力矩并粗調(diào)推進(jìn)器抵消(前饋控制)、自動(dòng)控制算法微調(diào)推進(jìn)器并追蹤輪轂運(yùn)動(dòng)(反饋

控制)相結(jié)合的方法，解決了葉片與輪轂對(duì)接過(guò)程中，二者均因環(huán)境影響產(chǎn)生搖晃難以對(duì)接

甚至對(duì)接失敗損壞螺栓的問(wèn)題。輪轂的運(yùn)動(dòng)主要由塔筒及單樁基礎(chǔ)受風(fēng)、浪作用引起，葉片

的運(yùn)動(dòng)則主要受風(fēng)作用引起。本發(fā)明采用的控制方法可在對(duì)接過(guò)程中有效減小甚至消除二

者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到對(duì)接精度，進(jìn)而完成對(duì)接。

附圖說(shuō)明[0044] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

[0045] 圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0046] 圖2為本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；[0047] 圖3為本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖；[0048] 圖4為吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成示意圖；[0049] 圖5為控制方法流程圖；[0050] 圖6為吊裝過(guò)程側(cè)面示意圖；[0051] 圖7為吊裝過(guò)程正面示意圖。[0052] 圖中示出：[0053] 提升臂1連接部件13[0054] 中部連接段2液壓缸部件14[0055] 葉梢c型托具3液壓桿部件15[0056] 葉根c型托具4夾緊面16[0057] 配重5橡膠墊17[0058] 橫梁6配重連接梁18[0059] 左肩上部X方向推進(jìn)器7底座19[0060] 右肩上部X方向推進(jìn)器8調(diào)節(jié)液壓桿20[0061] 左肩下部X方向推進(jìn)器9調(diào)節(jié)液壓缸21[0062] 右肩下部X方向推進(jìn)器10變電站22[0063] 后方Y(jié)方向推進(jìn)器11控制箱23[0064] 前方Y(jié)方向推進(jìn)器12連接梁24具體實(shí)施方式[0065] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)

人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明

的保護(hù)范圍。

[0066] 實(shí)施例1：[0067] 本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖1～圖7所示，包括吊具主體、位姿調(diào)整裝置、采集裝置以及控制裝置，所述吊具主體用于夾持風(fēng)機(jī)葉片，

所述位姿調(diào)整裝置安裝在所述吊具主體上并執(zhí)行控制命令以調(diào)整所述風(fēng)機(jī)葉片的位姿，所

述采集裝置采集所述風(fēng)機(jī)葉片的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息，所述控制裝置根據(jù)獲得的位姿信

息以及關(guān)聯(lián)信息并采用自動(dòng)控制算法輸出所述的控制命令。

[0068] 需要說(shuō)明的是，所述關(guān)聯(lián)信息包括吊車、輪轂、塔筒、待吊裝風(fēng)機(jī)葉片、吊具主體的外形參數(shù)，待吊裝風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)動(dòng)的速度和加速度，待吊裝風(fēng)機(jī)葉片根部中心點(diǎn)到輪轂的位

移，輪轂、塔筒固定的位置信息以及實(shí)時(shí)風(fēng)速、實(shí)時(shí)風(fēng)向；所述的位姿信息包括待吊裝風(fēng)機(jī)

葉片的空間位置和姿態(tài)。

[0069] 具體地，所述位姿調(diào)整裝置被配置為包括用于調(diào)節(jié)所述吊具主體軸向與水平面夾角的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述吊具主體沿軸向方向兩端的擺動(dòng)的推力機(jī)構(gòu)以修正

所述風(fēng)機(jī)葉片的位置，所述推力機(jī)構(gòu)被配置為包括多個(gè)以對(duì)稱方式布置在所述吊具主體上

的推進(jìn)器，所述推進(jìn)器優(yōu)選采用涵道式推進(jìn)器，數(shù)量能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景以對(duì)稱布置的

方式設(shè)置，其中，所述推進(jìn)器能夠以固定方式或可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述吊具主體上并執(zhí)行

控制命令以抵消所述吊具主體的擺動(dòng)，因此推進(jìn)器可被固定方向，也可以是可旋轉(zhuǎn)設(shè)置，以

調(diào)整推力方向，推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)形式也可有多種選擇，例如電力、液壓、燃油驅(qū)動(dòng)的螺旋槳推

進(jìn)器或壓縮氣體推進(jìn)器等；其數(shù)量、布置方式可以有多種選擇，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片位姿的調(diào)

整，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景靈活選擇。

[0070] 具體地，所述吊具主體通過(guò)配置不同配重的方式調(diào)整整體重心用以匹配采用不同型號(hào)風(fēng)機(jī)葉片或夾持所述風(fēng)機(jī)葉片不同部位的安裝作業(yè)。

[0071] 具體地，所述吊具主體通過(guò)配置的葉片夾緊部件夾緊所述風(fēng)機(jī)葉片且所述葉片夾緊部件被配置為帶有調(diào)節(jié)夾持空間的機(jī)構(gòu)用以容納不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)葉片。

[0072] 具體地，所述采集裝置被配置為包括獲得采集數(shù)據(jù)的采集模塊以及用于處理所述采集數(shù)據(jù)的處理模塊并最終輸出位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息。

[0073] 具體地，所述控制裝置包括：[0074] 引導(dǎo)模塊，基于所述位姿信息和關(guān)聯(lián)信息生產(chǎn)施力信息；[0075] 控制分配模塊，根據(jù)所述施力信息輸出分配信息；[0076] 監(jiān)控模塊，通過(guò)顯示器顯示所述位姿信息、關(guān)聯(lián)信息以及分配信息并被配置為具有手動(dòng)操作功能用以供人工控制；

[0077] 警報(bào)模塊，將所述位姿信息與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較并能夠識(shí)別超出所述預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)的信息作為報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警以供操作人員判斷是否停止吊裝。

[0078] 本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法，如圖5～圖7所示，包括如下步驟：

[0079] 步驟101：將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片通過(guò)葉片夾緊部件固定在吊具主體上，進(jìn)入準(zhǔn)備階段，吊車吊鉤與連接所述吊具主體；

[0080] 步驟102：根據(jù)輸入的初始參數(shù)計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)葉片的重心的初始安裝位置，所述初始參數(shù)包括吊車、輪轂、塔筒、待吊裝風(fēng)機(jī)葉片外形參數(shù)以及輪轂、塔筒固定的位置信

息。

[0081] 步驟103：?jiǎn)?dòng)吊車，將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片重心提升至所述初始安裝位置，其中，起吊高度誤差小于或等于允許的最大對(duì)接誤差，所述最大對(duì)接誤差小于或等于所述吊具主體

能夠調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片葉根處豎直方向的高度。平面位置與轉(zhuǎn)角誤差不大于推進(jìn)器平面位置的

最大調(diào)節(jié)能力；

[0082] 步驟201：吊具主體進(jìn)入穩(wěn)定階段，以所述初始安裝位置為所述風(fēng)機(jī)葉片重心的目標(biāo)位置、姿態(tài)，在穩(wěn)定階段的各個(gè)時(shí)刻，重復(fù)步驟202～步驟203；

[0083] 步驟202：通過(guò)引導(dǎo)模塊根據(jù)采集裝置得到所述關(guān)聯(lián)信息中的實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向信息進(jìn)行超短期風(fēng)速預(yù)報(bào)，從而得到未來(lái)幾秒內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向信息，再根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片的位姿

信息以及關(guān)聯(lián)信息，在載荷仿真軟件中計(jì)算各個(gè)時(shí)刻風(fēng)機(jī)葉片受到的風(fēng)作用力和力矩，從

而得到吊具主體所需的抵消力和力矩；采用自動(dòng)控制算法根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片當(dāng)前位置和姿態(tài)與

目標(biāo)位置和姿態(tài)的差異，輸出吊具主體當(dāng)前所需的控制力和力矩作為施力信息。其中自動(dòng)

控制參數(shù)由引導(dǎo)模塊中仿真整定得到。

[0084] 步驟203：控制分配模塊根據(jù)所述施力信息輸出分配信息，其中多個(gè)所述推進(jìn)器能夠?qū)崿F(xiàn)所述風(fēng)機(jī)葉片水平方向上橫向、縱向位置的調(diào)整，當(dāng)所述分配信息所對(duì)應(yīng)的推力和

力矩超出吊具主體運(yùn)動(dòng)控制裝置的控制范圍，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)；

[0085] 步驟204：所述控制分配模塊根據(jù)所述分配信息得到各個(gè)推進(jìn)器所須產(chǎn)生的推力轉(zhuǎn)化為油門信號(hào)并輸出至執(zhí)行模塊，使風(fēng)機(jī)葉片在初始位置保持穩(wěn)定，若疊加后得到的油

門信號(hào)超出任一個(gè)或任多個(gè)所述推進(jìn)器的100％油門，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)。

[0086] 步驟301：在穩(wěn)定階段保持穩(wěn)定之后進(jìn)入對(duì)接階段，根據(jù)采集裝置得到的輪轂實(shí)時(shí)位置，確定風(fēng)機(jī)葉片第二安裝位置和姿態(tài)，采用步驟202～步驟204相同的方式使風(fēng)機(jī)葉片

保持穩(wěn)定在第二安裝位置，進(jìn)而使風(fēng)機(jī)葉片的葉根追蹤輪轂，并使風(fēng)機(jī)葉片的葉根和輪轂

之間的距離保持在設(shè)定范圍內(nèi)；

[0087] 步驟302：根據(jù)采集裝置上的光學(xué)定位器得到所述葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)與高速相機(jī)實(shí)時(shí)相對(duì)方位，計(jì)算得到葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)所在葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔的實(shí)時(shí)相對(duì)方位，進(jìn)而

判斷葉根螺栓與對(duì)應(yīng)螺栓孔之間方位差是否達(dá)到對(duì)接精度；

[0088] 步驟303：當(dāng)達(dá)到對(duì)接精度要求時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的推進(jìn)器使所述葉根處葉根螺栓插入輪轂處對(duì)應(yīng)的螺栓孔，并開(kāi)始進(jìn)行鎖緊；若未達(dá)到對(duì)接精度要求，即存在所述葉根螺栓與對(duì)

應(yīng)螺栓孔之間方位差未達(dá)到對(duì)接精度，通過(guò)微調(diào)穩(wěn)定目標(biāo)位置或微調(diào)吊具的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)

構(gòu)，直到滿足對(duì)接精度要求，再在相應(yīng)的推進(jìn)器的驅(qū)使下完成對(duì)接；

[0089] 步驟401：使風(fēng)機(jī)葉片的目標(biāo)位置保持在步驟303對(duì)接成功時(shí)的位置，并按照步驟202～步驟204保持穩(wěn)定，直至鎖緊操作完成；

[0090] 步驟402：鎖緊操作完成后，通過(guò)驅(qū)使葉片夾緊部件使風(fēng)機(jī)葉片與吊具主體分離，吊裝完成。

[0091] 上面對(duì)本申請(qǐng)的基本實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，下面結(jié)合基本實(shí)施例的優(yōu)選例和/或變化例，對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行更為具體的說(shuō)明。

[0092] 實(shí)施例2：[0093] 本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，推進(jìn)器選擇采用以電力驅(qū)動(dòng)的涵道式螺旋槳推進(jìn)器，如圖1～圖7所示，包括吊具主體、位姿調(diào)整裝置、采集裝

置以及控制裝置。

[0094] 具體地，位姿調(diào)整裝置包括縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及推力機(jī)構(gòu)，并設(shè)置有執(zhí)行模塊，所述執(zhí)行模塊被配置為包括控制所述縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的吊具控制單元以及控制多個(gè)所述執(zhí)

行器動(dòng)作的推進(jìn)器控制單元，其中所述推進(jìn)器控制單元包括與推進(jìn)器數(shù)量相同的電子調(diào)速

器以及相匹配的推進(jìn)器執(zhí)行電機(jī)以根據(jù)所述的分配信息獲得不同推進(jìn)器對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的執(zhí)行

進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同推進(jìn)器推力的響應(yīng)。

[0095] 所述吊具主體包括提升臂1、中部連接段2、葉梢c型托具3、葉根c型托具4、配重5、橫梁6、連接梁24以及配重連接梁18，其中，縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括底座19、調(diào)節(jié)液壓桿20、調(diào)節(jié)

液壓缸21，調(diào)節(jié)液壓桿20可在縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)軸線上伸縮，提升臂1下部與中部連接段2連接

處可轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使吊具提升臂1方向與橫梁6延伸方向夾角發(fā)生變化，調(diào)整整體縱傾。為適應(yīng)

葉片外形變化，葉根c型托具4底部比葉梢c型托具3稍大，與葉片的接觸面更大。配重5包括

多塊配重片，可通過(guò)調(diào)節(jié)配重片個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)整吊具整體重心。吊具主體上布置有葉片夾緊部

件，葉片夾緊部件相對(duì)橫梁6中部對(duì)稱布置，包括連接部件13、液壓缸部件14、液壓桿部件15

和夾緊面16。液壓桿部件15可在垂直方向伸縮，將夾緊面16能夠與風(fēng)機(jī)葉片壓緊，起到將風(fēng)

機(jī)葉片與吊具主體夾緊固定的作用。夾緊面16、葉梢C型托具3、葉根C型托具4的葉片接觸面

上分別布置有橡膠墊17，用于防止夾緊時(shí)損傷風(fēng)機(jī)葉片。

[0096] 推力機(jī)構(gòu)包括布置在x軸和y軸方向上的六個(gè)電力驅(qū)動(dòng)的涵道式推進(jìn)器，分別為左肩上部X方向推進(jìn)器7、右肩上部X方向推進(jìn)器8、左肩下部X方向推進(jìn)器9、右肩下部X方向推

進(jìn)器10、后方Y(jié)方向推進(jìn)器11、前方Y(jié)方向推進(jìn)器12，其中，左肩上部X方向推進(jìn)器7、右肩上部

X方向推進(jìn)器8對(duì)稱布置于吊具主體的肩部，其推力方向?yàn)榇怪庇谌~根?葉梢方向(x軸方

向)，左肩下部X方向推進(jìn)器9、右肩下部X方向推進(jìn)器10分別布置于葉梢C型托具3、葉根C型

托具4的底部且二者處于同一水平線上，其推力方向?yàn)榇怪庇谌~根?葉梢方向(y軸方向)；后

方Y(jié)方向推進(jìn)器11、前方Y(jié)方向推進(jìn)器12分別布置于中部連接段2)兩側(cè)，其推力方向?yàn)槿~根

?葉梢方向。左肩上部X方向推進(jìn)器7、右肩上部X方向推進(jìn)器8、左肩下部X方向推進(jìn)器9、右肩

下部X方向推進(jìn)器10可提供x軸方向推力和x?y平面內(nèi)轉(zhuǎn)矩，后方Y(jié)方向推進(jìn)器11、前方Y(jié)方

向推進(jìn)器12可提供y軸方向推力，故該裝置可通過(guò)推進(jìn)器提供x?y平面內(nèi)位置和姿態(tài)的控制

(推力方向固定，x方向布置四個(gè)，y方向布置兩個(gè)，從而產(chǎn)生x和y方向推力以及x?y平面內(nèi)扭

矩，控制懸吊的風(fēng)機(jī)葉片的x?y平面位置和姿態(tài))。

[0097] 另外，吊具主體上配有變電站22和控制箱23。變電站22可將船用交流電變壓、變頻，以供吊具主體上用電設(shè)備使用?？刂葡?3中安裝的控制器可對(duì)多個(gè)推進(jìn)器進(jìn)行控制，并

與地面操作系統(tǒng)相連，操作人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作。

[0098] 具體地，所述采集裝置包括采集模塊以及處理模塊，所述采集模塊包括位移傳感器、加速度傳感器、姿態(tài)傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、光學(xué)定位器以及推進(jìn)器傳感器。所述處理

模塊包括濾波器，可將采集模塊中的各個(gè)傳感器得到的數(shù)據(jù)相融合，并與濾波器共同作用，

提供平滑的、無(wú)延遲的、實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)位置的運(yùn)動(dòng)位移和速度信息。采集模塊通過(guò)布置于葉片、

吊具、吊車和輪轂上的傳感器獲取實(shí)時(shí)的葉片、吊具等部件的位移、姿態(tài)實(shí)時(shí)信息。

[0099] 進(jìn)一步地，位移傳感器和加速度傳感器布置于吊具、葉片根部和輪轂內(nèi)部，位移傳感器使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，加速度傳感器可使用電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。

二者用于測(cè)量葉片重心、葉片根部中心點(diǎn)以及輪轂的位移和加速度；姿態(tài)傳感器布置于吊

具上，可為陀螺儀或動(dòng)作捕捉裝置(可采用非接觸式光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉裝置)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量葉

片姿態(tài)；風(fēng)速風(fēng)向傳感器為一個(gè)或多個(gè)，首要布置于吊具上，其次可布置于吊車、輪轂上作

為風(fēng)速風(fēng)向信息的補(bǔ)充或參考。風(fēng)速風(fēng)向傳感器可為風(fēng)杯式、螺旋槳式、熱線式、超聲波式

或激光多普勒式，可準(zhǔn)確得到安裝位置的風(fēng)速和風(fēng)向；推進(jìn)器傳感器包含多個(gè)實(shí)時(shí)測(cè)量推

進(jìn)器狀態(tài)的傳感器，在此實(shí)施例中包括電壓計(jì)、電流計(jì)和轉(zhuǎn)速傳感器，用以測(cè)量推進(jìn)器電機(jī)

實(shí)時(shí)電壓、電流和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；光學(xué)定位器包含布置于輪轂的高速相機(jī)和布置于葉片根部螺

栓處的標(biāo)記點(diǎn)(Marker)，通過(guò)高速相機(jī)拍攝標(biāo)記點(diǎn)并進(jìn)行圖像處理可以得到葉片根部螺栓

與對(duì)應(yīng)螺栓孔的相對(duì)方位。

[0100] 經(jīng)過(guò)處理模塊的信號(hào)處理，這些信息進(jìn)入控制裝置，經(jīng)過(guò)計(jì)算并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，在執(zhí)行模塊中得到執(zhí)行，完成自動(dòng)控制操作。

[0101] 所述的控制裝置包括引導(dǎo)模塊、控制分配模塊、監(jiān)控模塊以及警報(bào)模塊，如圖4所示，其中引導(dǎo)模塊能夠通過(guò)采集裝置得到的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行超短期風(fēng)速預(yù)報(bào)，并結(jié)合位姿信

息仿真計(jì)算風(fēng)機(jī)葉片及吊具主體未來(lái)幾秒所受的作用力和力矩，同時(shí)給出自動(dòng)控制算法所

需的合適的控制參數(shù)(如PID參數(shù))。自動(dòng)控制算法根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片當(dāng)前位置、姿態(tài)與目標(biāo)位

置、姿態(tài)的差異，得到施力信息，即穩(wěn)定風(fēng)機(jī)葉片和吊具主體所需的推力和力矩。

[0102] 進(jìn)一步地，控制分配模塊能夠通過(guò)引導(dǎo)模塊輸出的施力信息輸出分配信息，所述分配信息用以指導(dǎo)各個(gè)推進(jìn)器實(shí)時(shí)給出裝置穩(wěn)定所需力和力矩(包括計(jì)算得到的風(fēng)作用的

力和力矩，即前饋控制部分；自動(dòng)控制算法給出的控制力和力矩，即反饋控制部分)，具體表

現(xiàn)為各個(gè)推進(jìn)器的推力，而后轉(zhuǎn)化為各推進(jìn)器的油門信號(hào)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器不同方向和大小

的推力。

[0103] 具體地，監(jiān)控模塊通過(guò)顯示器顯示所述位姿信息、關(guān)聯(lián)信息以及分配信息并被配置為具有手動(dòng)操作功能用以供人工控制，包括操作室的顯示器和手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可在顯示

器上實(shí)時(shí)顯示采集裝置得到的各類數(shù)據(jù)，例如，葉片、輪轂、吊具和吊車的實(shí)時(shí)位移、葉片姿

態(tài)、各個(gè)推進(jìn)器實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速等，手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)可供操作人員手動(dòng)控制。

[0104] 具體地，警報(bào)模塊將所述位姿信息與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較并識(shí)別超出所述預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)的信息作為報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警以供操作人員判斷是否停止吊裝，進(jìn)一步地，初始首

選輸入預(yù)設(shè)閾值，即各項(xiàng)信號(hào)(葉片姿態(tài)信息、輪轂位置信息、推進(jìn)器狀態(tài)信息等)的閾值，

當(dāng)出現(xiàn)葉片姿態(tài)異常、推進(jìn)器過(guò)載等情況時(shí)警報(bào)模塊根據(jù)位姿信息與預(yù)設(shè)閾值比較獲得不

在預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)的信息并給出警報(bào)，以供操作人員判斷是否停止吊裝。

[0105] 需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的自動(dòng)控制算法不限于PID算法，也可采用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模型預(yù)測(cè)控制、非線性控制等算法，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際的場(chǎng)景靈活選擇。

[0106] 本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)機(jī)葉片安裝的吊具運(yùn)動(dòng)控制方法，控制邏輯如圖5所示，吊裝過(guò)程如圖6、7所示，控制方法步驟如下：

[0107] 步驟101，準(zhǔn)備階段，將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片置于吊具主體中，風(fēng)機(jī)葉片夾緊裝置葉片夾緊部件上的液壓桿部件15伸長(zhǎng)，使夾緊面16壓緊風(fēng)機(jī)葉片，從而將風(fēng)機(jī)葉片與吊具主

體固定，同時(shí)為避免風(fēng)機(jī)葉片表面被壓壞，在吊具主體與風(fēng)機(jī)葉片接觸的表面上設(shè)置橡膠

墊17，安裝完畢后首先將吊車吊鉤穿過(guò)吊裝主體上提升臂1的吊裝孔，做好吊裝前的準(zhǔn)備。

[0108] 步驟102，根據(jù)輸入的初始參數(shù)，包括吊車、輪轂、塔筒、待吊裝風(fēng)機(jī)葉片外形參數(shù)以及輪轂、塔筒固定位置信息，如圖7所示，能夠計(jì)算得到風(fēng)機(jī)葉片的初始安裝位置(x0,y0,

z0,θ0)，風(fēng)機(jī)葉片重心處于該初始安裝位置(x0,y0,z0,θ0)時(shí)，在靜態(tài)(無(wú)風(fēng)、浪、流)懸吊情況

下，風(fēng)機(jī)葉片葉根中心與輪轂中心的z軸和x軸坐標(biāo)相同，y軸方向人為設(shè)置保持一定安全距

離以防止葉片連接螺栓碰撞損壞，其中安全距離d的取值優(yōu)選為200㎜～500㎜。

[0109] 步驟103，啟動(dòng)吊車，如圖7所示，將待安裝的風(fēng)機(jī)葉片重心提升至初始安裝位置(x0,y0,z0,θ0)，其中起吊高度誤差小于或等于允許的最大對(duì)接誤差(即吊具主體調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)

葉片俯仰調(diào)節(jié)葉根處z軸高度最大能力)，平面位置與轉(zhuǎn)角(x0,y0,θ0)誤差小于或等于推進(jìn)

器平面位置的最大調(diào)節(jié)能力。

[0110] 步驟201，穩(wěn)定階段，以初始安裝位置(x0,y0,z0,θ0)為所述風(fēng)機(jī)葉片重心的目標(biāo)位置和姿態(tài)，在穩(wěn)定階段的各個(gè)時(shí)刻，重復(fù)步驟202～步驟204。

[0111] 步驟202，采用前饋和反饋相結(jié)合的控制方式。前饋控制起到粗調(diào)控制的作用：引導(dǎo)模塊根據(jù)采集裝置得到的實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向信息進(jìn)行超短期風(fēng)速預(yù)報(bào)，從而得到未來(lái)幾秒

內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向信息，再根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片的位姿信息以及關(guān)聯(lián)信息，包括風(fēng)機(jī)葉片和吊具主

體的位置和姿態(tài)、風(fēng)機(jī)葉片和吊具主體外形參數(shù)，在載荷仿真軟件中計(jì)算各個(gè)時(shí)刻風(fēng)機(jī)葉

片受到的風(fēng)作用力和力矩，從而得到吊具主體所需的抵消力和力矩；反饋控制起到微調(diào)控

制的作用：自動(dòng)控制算法(如PID算法)根據(jù)葉片當(dāng)前位置和姿態(tài)(x,y,z,θ)與目標(biāo)位置和姿

態(tài)(x0,y0,z0,θ0)的差異，輸出吊具主體當(dāng)前所需的控制力和力矩作為施力信息。自動(dòng)控制

參數(shù)可由引導(dǎo)模塊仿真整定得到。

[0112] 步驟203，控制分配模塊根據(jù)步驟202中的施力信息輸出分配信息并分配給各個(gè)所述推進(jìn)器執(zhí)行，前饋控制和反饋控制得到的吊具主體所需推力和力矩分配至各個(gè)推進(jìn)器，

其中左肩上部X方向推進(jìn)器7、右肩上部X方向推進(jìn)器8、左肩下部X方向推進(jìn)器9、右肩下部X

方向推進(jìn)器10同步推進(jìn)可提供x方向推力，后方Y(jié)方向推進(jìn)器11、前方Y(jié)方向推進(jìn)器12同步推

進(jìn)可提供y方向推力，左肩上部X方向推進(jìn)器7、左肩下部X方向推進(jìn)器9和右肩上部X方向推

進(jìn)器8、右肩下部X方向推進(jìn)器10反方向同步推進(jìn)可提供x?y平面內(nèi)力矩。若計(jì)算得到的吊具

主體所需推力和力矩超出吊具主體運(yùn)動(dòng)控制裝置的控制范圍，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)。

[0113] 步驟204，控制分配模塊根據(jù)分配信息將分配得到的各個(gè)推進(jìn)器所須產(chǎn)生的推力轉(zhuǎn)化為油門信號(hào)，并輸出至執(zhí)行模塊，使風(fēng)機(jī)葉片在初始位置保持穩(wěn)定。若疊加后得到的油

門信號(hào)超出100％油門(即超出任一推進(jìn)器推力范圍)，則警報(bào)模塊發(fā)出警報(bào)。

[0114] 步驟301，對(duì)接階段，在穩(wěn)定階段保持穩(wěn)定之后，根據(jù)采集裝置得到的輪轂實(shí)時(shí)位置(xc,yc,zc),確定風(fēng)機(jī)葉片第二安裝位置和姿態(tài)為(xc,y0,zc,θ0)，即將目標(biāo)x與z改為輪

轂實(shí)時(shí)的x和z坐標(biāo)。采用步驟202～步驟204相同的方式保持風(fēng)機(jī)葉片穩(wěn)定在第二安裝位置

(xc,y0,zc,θ0)，進(jìn)而使葉根追蹤輪轂，減小甚至消除二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

[0115] 步驟302，根據(jù)采集裝置的光學(xué)定位器得到的葉根螺栓標(biāo)記點(diǎn)(Marker)與高速相機(jī)實(shí)時(shí)相對(duì)方位，可計(jì)算得到標(biāo)記點(diǎn)所在葉根螺栓與其對(duì)應(yīng)螺栓孔的實(shí)時(shí)相對(duì)方位，進(jìn)而

判斷葉根螺栓與螺栓孔之間方位差(x與z坐標(biāo))是否達(dá)到對(duì)接精度。

[0116] 步驟303，當(dāng)達(dá)到對(duì)接精度要求時(shí)，使用y方向推進(jìn)器推動(dòng)葉片，使葉根處螺栓插入輪轂處對(duì)應(yīng)的螺栓孔，并開(kāi)始進(jìn)行鎖緊；若未達(dá)到對(duì)接精度要求，即存在x或z方向方位差，

則可微調(diào)穩(wěn)定目標(biāo)位置(xc,y0,zc,θ0)或微調(diào)吊具的縱傾調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，直到滿足對(duì)接精度要

求，再使用y方向推進(jìn)器推動(dòng)葉片完成對(duì)接。

[0117] 步驟401，鎖緊階段，風(fēng)機(jī)葉片的目標(biāo)位置保持在步驟303對(duì)接成功時(shí)的位置，并按照步驟202～步驟204保持穩(wěn)定，直至鎖緊操作完成。

[0118] 步驟402，鎖緊完成后，收回液壓桿部件15，風(fēng)機(jī)葉片與吊具主體分離，吊裝完成，收回吊具主體并進(jìn)行下一個(gè)風(fēng)機(jī)葉片的吊裝。

[0119] 在本申請(qǐng)的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位

置關(guān)系，僅是為了便于描述本申請(qǐng)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須

具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。

[0120] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影

響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相

互組合。