[发明专利]多段匀变速起重机智能防摇摆控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机领域，更具体地说，涉及一种多段匀变速起重机智能防摇摆控制方法。

背景技术

在经济快速化的今天，货物的搬运越来越频繁，对起重机的要求越来越高，起重机正在向着自动化、智能化和高效化发展。

现在市场上应用最广泛的依然是传统型起重机。传统起重机在运行机构运行过程中负载会不断地摇摆，严重影响了起重机的工作效率。因此传统型起重机大多在运行机构运行过程中依靠跟钩操作来消除负载的摇摆，但是这对工人的技术水平和操作经验要求较高，同时随着起重机运行速度的加快和起重绳长的不断增加，负载偏摆角度越来越大，跟钩操作已经不能满足货物搬运过程中的高效性。起重机防摇摆开始成为研究的重点和热点。

目前市场上在用的起重机防摇摆技术主要包括机械式防摇和电子式防摇。机械式防摇基于传统起重机，通过加装机械装置抵消负载偏摆的能量或者增加绳索刚性抑制负载偏摆来实现负载的防摇摆，属于传统起重机的改进型。机械式防摇实现简单，可操作性强，但是需增加复杂的机械设备或者液压装置，增加了起重机整体重量，降低了起重机的稳定性。电子式防摇基于先进的控制算法，利用强大的运算处理中心进行控制，通过信号采集设备采集负载偏摆角度信息传给控制中心做反馈修正。目前电子防摇多数是闭环控制，需要增加高精度的负载偏摆角度采集传感装置，成本较高，不适合市场的广泛应用。

同时，现在起重机防摇摆控制系统的相关研究多停留在理论研究层面，而理论研究又多集中在现代控制方法上，如模糊控制、鲁棒控制、自适应控制、神经网络控制等非线性控制方法，与实际应用的结合比较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种多段匀变速起重机智能防摇摆控制方法，可以减小和消除起重机运行过程中负载偏摆，提高了起重机的智能化水平和控制精度，稳定性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多段匀变速起重机智能防摇摆控制方法，将驱动起升机构水平移动的小车的运行过程设定为包含多段匀加速过程、多段匀速过程和多段匀减速过程；

小车的加速度a＝kx₁g/l，其中，当小车加速运行时，k＝1，当小车减速运行时，k＝-1；x₁为负载在小车运动方向上设定的最大允许摆幅的一半，g为重力加速度，l为起升绳长；

小车匀加速或匀减速的分段数每次匀加速或匀减速的时间匀速运动时间其中，round()为四舍五入取整函数，V_xmax为小车最大运行速度，π为圆周率。

上述方案中，采用插值法对小车的运动过程进行了优化，优化后的加速度为：

式中，t为小车多段匀加速运行时间或多段匀减速运行时间，i＝0,1,2...n，t_a小车每段匀加速或者每段匀减速运行时间，T为负载偏摆周期。

上述方案中，所述小车驱动起升机构沿X方向水平移动，小车在大车上的运动为X方向，所述起升机构还与大车连接，所述大车驱动小车和起升机构沿Y方向水平移动，大车在导轨上的运动为Y方向，所述大车的加速度控制方法与小车相同。

上述方案中，所述大车和小车均与PLC连接，所述PLC与编码器连接，通过编码器测量起升机构的起升绳长。

实施本发明的多段匀变速起重机智能防摇摆控制方法，具有以下有益效果：

本发明采用负载的最大允许摆幅作为控制输入量，根据负载偏摆周期将小车加速或减速过程分为多段匀加速或多段匀减速过程，即在起重机启动时，通过控制起重机小车多段匀加速运行，或者在起重机制动时，通过控制起重机小车多段匀减速运行，来减小和消除起重机运行过程中负载偏摆。本发明方法基本不增加额外设备，实现简单、成本低，充分考虑了起重机的使用安全性，提高了起重机的智能化水平和控制精度，稳定性好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是多段匀变速起重机智能防摇摆控制系统示意图；

图2是起重机运行机构多段匀加速过程中的速度示意图；

图3是起重机加速过程中负载偏摆示意图；

图4是起重机实验台架的动力学模型图；

图5是多段匀变速起重机智能防摇摆控制系统小车加速度和速度控制图；

图6是多段匀变速起重机智能防摇摆控制系统仿真结果图。

具体实施方式