[发明专利]用于使起重机系统的可动的起重机元件低振动地运动的方法以及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于马达来低振动地(schwingungsarm)控制起重机系统的可动的起重机元件例如起重机悬臂的运动的方法，该起重机系统可被激励成以固有频率振动并且具有阻尼率，其中，利用这样的控制信号操控该可动的起重机元件，即该控制信号的频谱基本上不包含起重机系统的固有频率，其中，在考虑起重机系统的系统参数的情况下从操作者的操作信号中计算出控制信号，本发明也涉及一种用于低振动地控制起重机系统的可动的起重机元件例如起重机悬臂的运动的控制装置，该起重机系统可被激励以固有频率振动并且具有阻尼率，其中，可利用这样的信号操控该可动的起重机元件，即其频谱基本上不包含固有频率，其中，在理论值计算单元中在考虑系统参数的情况下从操作者的操作信号中计算出控制信号，并且其中，将在理论值计算单元的输出部处的控制信号输送到马达控制部处以用于操控马达。

背景技术

在文献DE-A-10 2004 052 616中描述了开头提及的类型的方法和控制装置。该方法用于控制起重机系统的可动的起重机元件的运动，其中，可激励起重机系统的至少一些部件进行摇摆振动。在此，该起重机系统具有至少一个固有频率，其可通过可动的起重机元件的运动改变。借助于操控回路产生控制信号，该控制信号操控起重机系统的驱动单元以用于使可动的起重机元件例如以吊运车(Laufkatze)的形式的起重机单元运动。在此，基本上在没有起重机系统的摆动振动的固有频率的情况下产生控制信号，从而尽可能不发生摇摆振动的激励。

储存在旋转塔式起重机(Turmdrehkran)的柔性的结构中的能量在摆动运动的加速和减速期间引起在该结构中的振动。与起重机悬臂的摆动速度重叠的该振动能够被起重机驾驶员作为悬臂端部的不稳定的速度感觉到。这种特性使起重机的控制、特别是在较低摆动速度时摆动运动的手动控制和精确的定位变得困难。

旋转塔式起重机在摆动运动期间如弹簧一样作用。由马达给出的能量引起塔和悬臂的扭转。储存在机械系统中的能量引起结构的振动，例如这在图1b中示出。

存在不同的用于处理通过摆动运动引起的振动的可能性。

对于不带频率转换器的驱动部：

- 流体联结(在马达和摆动轴之间的间接联结)

- 涡流制动，其中，通过涡流制动施加制动力矩，

对于带有频率转换器的驱动部：

- V/f马达控制模式(软式马达控制模式，通过扭矩影响马达速度)，

- 限制发电机扭矩(如果在发电机象限(Quadranten)中，通过扭矩影响马达速度)，

通过以上列举的可能性应通过减小作为振动的主要诱因的力解决该问题。但是这意味着，驱动马达确切地说驱动轴的速度通过由振动在结构中引起的扭矩影响。所提出的被动的解决方案都不是最优的，因为为了减小振动而牺牲了反应性能。

此外已知这样的方法，即，在其中使用速度特征曲线的主动产生，例如由O.J.M. Smith提出的“Posicat”控制和由N.C. Singer、W.E. Singose和W.P. Seering提出的Input-Shaping(输入整形)或者T. Sing等的“Tutorial on input shaping/time delay control of maneuvering flexible structures, N. Singer: An input shaping Controller enabling crans to move about sway”(操纵柔性机构的输入整形/时间延迟控制指南，N. Singer：使起重机来回摆动运动的输入整形控制器)，整体地参考其内容。

然而，上述论文涉及悬挂在起重机悬臂处的负载的摇摆运动。

文献DE 41 30 970 A1公开了一种用于电马达的控制系统，该电马达驱动矿石绞车或输送系统的绳鼓轮，该输送系统具有被绳承载的运输器件并且形成起振动作用的系统。该控制系统具有用于监视绳的负载的负载传感器、用于监视从绳鼓轮上绕开的绳长度的绳长度传感器、对传感器的信号反应的马达控制单元，该马达控制单元计算用于起振动作用的系统的转速、加速度和压力运动的理论值。该控制单元产生控制信号，该控制信号被置于与起振动作用的系统的固有振动特性成关系，以防止在系统中产生振动并且相应于控制信号控制马达驱动装置。由此，应实现用于正常运行和用于紧急制动过程的控制系统，其在纵向上减小振动。