[发明专利]一种利用行车抓渣的抓斗防摇控制方法

权利要求书

1.一种利用行车抓渣的抓斗防摇控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、构建抓渣系统，所述抓渣系统包括大车、小车、控制器、变频器、驱动小车运行的第一电机、设置在小车上的卷筒、驱动卷筒的第二电机、以及位于冲渣池上方的摄像头；所述控制器内集成有防摇摆功能模块，防摇摆功能模块的输出端通过控制器连接变频器，变频器通过导线连接第一电机；卷筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的下端连接有抓斗，卷筒上安装有用于检测抓斗高度的绝对值编码器；第一电机、第二电机、变频器、绝对值编码器均与控制器电连接；

2)、通过防摇摆功能模块的输入端输入小车的最大运行速度值V_max和小车的加速度a；将待抓取的水渣记为目标物，控制器根据绝对值编码器的检测信息计算出抓斗到小车的距离l，控制器获取小车启动点到目标物的水平距离S_D；防摇摆功能模块对根据上述参数进行运算后将运算结果传输给变频器，变频器根据运算结果控制第一电机，使小车运行至目标物正上方，该过程分为如下七个阶段：

第一阶段：防摇摆功能模块控制小车从静止开始以加速度a匀加速运动，至小车速度为V_max/2，运行时间为t₁，在此阶段抓斗发生摆动；

第二阶段：防摇摆功能模块控制小车以V_max/2匀速移动，运行至t₂时间点；

第三阶段：防摇摆功能模块控制小车以加速度a继续匀加速移动至小车的速度为V_max，运行至t₃时间点，在此阶段抓斗发生摆动；

第四阶段：防摇摆功能模块控制小车以V_max匀速移动，运行至t₄时间点，在此阶段抓斗的摆动为0；

第五阶段：防摇摆功能模块控制小车以加速度-a匀减速移动，至小车速度为V_max/2，运行至t₅时间点，在此阶段抓斗发生摆动；

第六阶段：防摇摆功能模块控制小车以V_max/2匀速移动，运行至t₆时间点；

第七阶段：防摇摆功能模块控制小车以加速度-a继续匀减速移动，至小车速度0，运行至t₇时间点，此时小车和抓斗均位于目标物的正上方，且抓斗的摆动为0；

控制器获取小车启动点到目标物的水平距离S_D的过程如下：

2.1)、将放置目标物的冲渣池划分为k×j个抓取单元，多个抓取单元构成k行j列抓取单元矩阵，每个抓取单元中心点的坐标记为(r，t)，并将上述参数储存在控制器中，其中，k、j、r、t均为整数，且r∈[0，k]，t∈[0，j]；

2.2)、采用摄像头拍摄冲渣池，并将拍摄的图片传送给控制器，控制器根据图片中目标物的位置并结合2.1)中k行j列抓取单元矩阵中各个抓取单元中心点的坐标，得出目标物实际坐标(x、y)，根据目标物的实际坐标(x、y)计算出小车启动点到目标物的水平距离S_D；

所述抓渣系统还包括格雷母线定位系统，格雷母线定位系统包括沿小车运行轨道铺设的格雷母线和安装在小车上的感应天线，格雷母线和感应天线与控制器以无线或有线形成进行通讯；

在小车移动过程中，格雷母线定位系统实时检测小车的位置S，并将检测信号发送给控制器，得出小车的实际位移S_r；同时控制器根据小车的运行速度和运行时间能够实时计算出小车的位移，记为计算位移S_c；

当格雷母线定位系统检测到小车的实际位移S_r＝S₁₊S₂时，控制器控制小车进入第五阶段，开始以加速度-a匀减速移动，至小车速度为V_max/2。

2.根据权利要求1所述的利用行车抓渣的抓斗防摇控制方法，其特征在于，设定在抓斗的摆动过程不考虑大车运动，且小车在行走的过程中，起升钢丝绳的长度保持不变，即抓斗到小车的距离始终为l，只考虑小车及抓斗的运动情况，可将抓斗的摆动过程简化为单摆模型；则

t₁＝v_max/2a； (1)

t₃＝t₁+t₂； (3)

其中，g为重力加速度，由(1)-(3)和已知的V_max、a，可以得出t₁、t₂、t₃，进而计算出当小车运行至t₃时刻，小车从启动开始沿轨道运行至速度为V_max时产生的位移为S₁，则

S_D＝2S₁+S₂； (4)

其中，S₂为小车在第四阶段的位移，则得出第四阶段小车以V_max匀速移动的时间：

同时，由于第五阶段、第七阶段为减速阶段与第三阶段、第一阶段相反，则

t₅＝t₄+t₁； (6)

t₆＝t₄+t₂； (7)

t₇＝t₆+t₁； (8)

由上述(1)-(7)计算出t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆和t₇，并将计算结果传输给变频器，变频器根据7个阶段的时间节点控制第一电机的转动。