[发明专利]起重机防摇摆控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机控制领域，更具体地说，涉及一种起重机防摇摆控制系统及方法。

背景技术

起重机被广泛地应用于各种工业生产中。目前的起重机中，变幅变频器在驱动变幅电机使钢丝绳上的载荷水平移动时，其输出频率通常按图1中的曲线变化。

然而，上述变幅变频器在将载荷水平移动到目标位置时，载荷在水平方向将前后摇摆。在载荷摇摆时，卸载作业将无法进行。消除载荷的摇摆并且调整载荷到达指定目标位置往往需要很长的操作时间。此外，过大的载荷摇摆也对周围货物、载荷本身，以及现场作业人员造成被损害的威胁。

目前，大多数起重机通过机械设计来避免载荷在水平移动时的摇摆，例如采用多股钢绳相互缠绕来抵消各自的相对作用力。但上述防摇摆结构设计复杂、成本高，且维修麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述起重机在使载荷水平移动时产生摇摆且防摇摆结构复杂、成本高的问题，提供一种起重机防摇摆控制系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种起重机防摇摆控制系统，所述起重机包括变幅变频器，且所述变幅变频器通过驱动变幅电机运转使悬挂在钢丝绳上的载荷做水平移动，该系统包括偏移角监控单元、变频器控制单元；其中：所述偏移角监控单元，用于实时计算钢丝绳的偏移角a＝arccos(N/G)，其中G为载荷重量，N为当前钢丝绳拉力；所述变频器控制单元，用于使变幅变频器的输出频率从零开始按照设定的加速度增大，并在所述偏移角a达到预设值时使所述变幅变频器的输出频率变为第一频率，同时使该变幅变频器的输出频率以当前偏移角a的余切值为加速度增大到第二频率并保持不变；所述变频器控制单元还用于在接收到减速信号后，使所述变幅变频器的输出频率以设定的减速度降低，并在所述偏移角a的值达到预设值时，使所述变幅变频器的输出频率变为第二频率，同时使该变幅变频器的输出频率以当前偏移角a的余切值为减速度降低，直到该变幅变频器的输出频率为零。

在本发明所述的起重机防摇摆控制系统中，所述起重机包括起升变频器，所述偏移角监控单元包括拉力计算子单元，用于根据起升变频器的输出转矩实时计算当前钢丝绳拉力N。

在本发明所述的起重机防摇摆控制系统中，所述起重机包括起升变频器，所述偏移角监控单元包括重量计算子单元，用于在所述载荷匀速提升时根据起升变频器的输出转矩计算载荷重量G。

在本发明所述的起重机防摇摆控制系统中，所述设定的加速度、设定的减速度、第一频率、第二频率及偏移角的预设值在起重机调试时设置。

本发明还提供一种起重机防摇摆控制方法，所述起重机包括起升变频器和变幅变频器，且所述变幅变频器通过驱动变幅电机运转使悬挂在钢丝绳上的载荷做水平移动，该方法包括以下步骤：

(a)使变幅变频器的输出频率按照设定的加速度增大，并实时计算偏移角a＝arccos(N/G)，其中G为载荷重量，N为当前钢丝绳拉力；

(b)在所述偏移角a的值大于第一预设参数时使所述变幅变频器的输出频率变为第一频率，并使该变幅变频器的输出频率以当前偏移角a的余切值为加速度增大；

(c)在所述变幅变频器的输出频率达到第二频率时，使所述变幅变频器的输出频率保持不变；

(d)在接收到减速信号时使所述变幅变频器的输出频率以设定的减速度降低，并实时计算偏移角a＝arccos(N/G)；

(e)在所述偏移角a的值大于第二预设参数时，使所述变幅变频器的输出频率变为第二频率，并使该变幅变频器的输出频率以当前偏移角a的余切值为减速度降低，直到该变幅变频器的输出频率为零。

在本发明所述的起重机防摇摆控制方法中，所述步骤(a)包括：根据起升变频器的输出转矩实时计算当前钢丝绳拉力N。

在本发明所述的起重机防摇摆控制方法中，所述步骤(a)之前包括：在所述载荷匀速提升时根据起升变频器的输出转矩计算载荷重量G。

在本发明所述的起重机防摇摆控制方法中，所述设定的加速度、设定的减速度、第一频率、第二频率及偏移角的预设值在起重机调试时设置。

本发明的起重机防摇摆控制系统及方法，通过控制变幅变频器的输出频率来消除载荷水平移动时的摇摆，不仅结构简单，而且调试方便。

附图说明

图1是现有变幅变频器在控制载荷水平移动时的输出频率。

图2是本发明起重机防摇摆控制系统实施例的示意图。

图3是偏移角的示意图。

图4是本发明的起重机防摇摆控制系统中变幅变频器输出频率的示意图。