[发明专利]基于远程遥操作的桥式吊车自动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及非线性欠驱动系统自动控制的技术领域，特别是涉及一种基于远程遥操作的桥式吊车自动控制系统

背景技术

众所周知，桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具，它利用绳索将负载与吊车上的台车相连，并通过台车的运动来将负载运送到指定的位置，桥式吊车在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用。

鉴于桥式吊车在运行时，吊车上台车的运动会引起负载的摆动，使得负载可能会和周围的操作工人或者是其它物体发生碰撞，致使负载损坏，甚至导致发生人员伤亡事故，尤其是当台车到达指定位置停止运行后，吊车所悬挂的负载会发生比较强烈的残余摆动，这样不仅会带来较大的安全隐患，同时也严重影响了吊车的工作效率。因此，为了有效避免安全隐患，提高吊车的工作效率，在操作吊车时，一方面需要实现台车的快速准确定位，以满足准确运送负载的要求；另一方面，需要有效地抑制负载的摆动，实现负载的“无摆”或者“微摆”操作。特别是当台车到达指定位置时，负载必须很快地停止摆动，以期提高吊车的工作效率。

目前，为了满足台车的快速准确定位和有效地抑制负载的摆动这两方面的吊车操作要求，一般是通过有经验的工人操纵吊车来实现，具体在操作过程中，工人需要利用他们的经验并通过其眼睛的观测来估计台车的位置与摆角大小，然后选择合理的动作序列来有效抑制负载的摆动，并尽快将它运送到指定的位置，所以一个工人只有在具备多年吊车操作经验，并且掌握娴熟的吊车操作技巧之后，才能利用吊车快速地将负载运送到指定的位置，并有效地抑制负载的摆动。

一般来说，为了实现吊车系统的安全操作，吊车操作人员需要接受很长时间的培训，并在操作过程中不断总结经验以及吸取各种教训，因此，现有的吊车系统对吊车操作人员的技能要求偏高，一般的吊车操作人员无法实现吊车系统的安全操作。此外，鉴于吊车操作者在吊车操作过程中的劳动强度较大，使得吊车的工作效率偏低，吊车操作的准确度有时也难以满足要求^[1-7]。

因此就需要对桥式吊车自动控制系统进行研究，而传统桥式吊车系统(主要针对于实验室环境下的桥式吊车实验平台)多采用商用控制卡并结合MATLAB(矩阵实验室，matrix&laboratory)对其进行控制，商用控制卡集成了对码盘信号的读取、数模信号的转换输出以及限位信号的读取等功能。优点是方便用户使用，集成度高，无需涉及到底层硬件即省去了编写底层硬件驱动的麻烦；缺点是由于系统过于集成，可扩展性差，拥有很大的局限性，用户只能使用商用控制卡自带的功能，不能操作底层硬件，不便于实验平台的扩展(例如：改变数据采集方式，采用激光等形式，就需要另行购买相应套件)；同时使用者不拥有商用控制卡的知识产权，商品化之后还需考虑到控制卡生产厂商的相应政策，提供相应的费用，同时考虑到采用商用控制卡的方式无法推广到工业桥式吊车中，因此有必要设计一套通用的针对于桥式吊车系统的自动控制系统，其不仅可以适用于实验室环境下的桥式吊车系统，还可适用于工业桥式吊车，同时为方便其他的研究人员对桥式吊车系统的操作，有必要实现实验平台的遥操作功能，使得不同地区的研究者均可操作系统，对其设计的算法进行验证，在增加学术交流的同时，也为实验验证提供了便利。综上所述，借助于Client(客户端)/Server(服务器)模式，搭建基于远程遥操作的桥式吊车自动控制系统具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术控制模式少，控制方式可扩展性不高以及无法实现远程访问即实现远程遥操作的问题，提供一种桥式吊车自动控制系统，使其不仅能够应用于实验室环境下桥式吊车平台的自动控制，还可以将其应用于工业桥式吊车中，对工业桥式吊车进行自动控制；同时加入远程遥操作的功能，实现不同用户对系统的远程遥操作，通过上传自定义算法，利用系统平台进行算法可行性验证，推动学术交流的同时，为算法的实际验证提供了便利。

本发明技术方案

一种基于远程遥操作的桥式吊车自动控制系统，包括桥式吊车硬件控制系统以及远程遥操作实现系统，其中：

桥式吊车硬件控制系统，包括独立设计开发的硬件控制电路以及硬件数据采集电路，用于采集桥式吊车系统的状态信息，并根据所选离线控制模式进行控制信号的计算输出，然后将控制信号发送到桥式吊车系统，从而控制桥式吊车系统按预定要求运行；

远程遥操作实现系统，用于实现桥式吊车系统数据的网络远程通信，并根据所选在线控制模式进行控制信号的计算输出，实现不同地区用户对桥式吊车系统的访问操作，远程遥操作实现系统包括有：客户端以及服务器端。