[发明专利]一种时间最优的抓斗运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机控制技术领域，尤其涉及一种卸船机起升和小车复合运动的方法，有效地控制抓斗摆动，并使抓斗运行的时间最优。

背景技术

抓斗式卸船机常见于散货码头，利用抓斗将煤炭、矿石、粮食等散货从船舱中搬运到地面的料斗中。抓斗通过钢丝绳与起升机构和小车机构相连，由垂直方向的起升运动和水平方向的小车运动带动运行。卸船作业是抓斗在船舱和料斗之间作周期性往复运动的过程。抓斗的一次往复运动称为一个作业循环，如图1所示，一个典型的作业循环包括以下步骤：

(1)抓斗在船舱中闭合，将货物抓取到抓斗中；

(2)起升机构向上运行带动抓斗上升，小车后行带动抓斗向料斗方向运动；

(3)当抓斗达到料斗上方时，抓斗打开，将货物卸到料斗中；

(4)小车前行，起升下降，带动抓斗返回到船舱；

(5)抓斗向下进入货物中，返回第一步。

考核卸船机效率的重要指标是作业循环的时间，循环时间越短，作业效率越高。卸船机在执行抓取——卸料——返回的作业循环时，抓斗在起升运动和小车运动构成的平面内运行。当小车从静止或匀速运动状态开始加速或减速时，抓斗将产生往复摆动。通常情况下，抓斗的摆动可以近似为如图2所示的单摆模型。

在小摆角的假设前提下，摆角θ满足如下方程：

lθ··+2l·θ·+gθ+a=0---(1)]]>

式中，l为摆长，a为小车的加速度，二者均是时间的函数，g为重力加速度。

当绳长不变时，以下方程是一个常系数二阶线性微分方程。当小车加速度a恒定时，其解析解为：