[发明专利]一种桥式起重机双摆系统优化防摇控制方法

说明书

本发明提供了一种桥式起重机双摆系统优化防摇控制方法，通过根据负载重量和实时测量的绳长，计算大车和小车的运行速度；基于起重机动力学微分方程，得到桥式起重机单摆模型的解析解；利用三脉冲作用下解析解的二次型目标函数，计算得到初始状态为零时的优化输入整形器；进而根据双模态输入整形器求解的级联法，设计桥式起重机双摆系统的优化输入整形器，并分别通过大车变频器和小车变频器驱动大车运行机构和小车运行机构运行来消除负载的摆动，实现起重机双级摆的优化防摇控制。本发明实现了长型负载水平起吊的优化防摇，提高了桥式起重机的工作效率和操作安全性，使大小车的运行速度和运行轨迹更为合理，易于工程应用。

技术领域

本发明属于起重机技术领域，具体涉及一种桥式起重机双摆系统优化防摇控制方法。

背景技术

桥式起重机作为重要的特殊工程机械，在物料搬运过程中发挥着重要的作用。同时，随着工业的现代化和数字化，桥式起重机开始向大型化、高速化等方向发展。然而，桥式起重机在运输过程中的长时间摆动与桥式起重机工作效率的矛盾日益突出，严重影响了桥式起重机的工作效率。因此对桥式起重机的防摇控制作为抑制负载摆动的关键技术开始受到制造商和研究学者的大量关注。

目前桥式起重机防摇技术主要分为开环防摇和闭环防摇两种。其中，开环防摇控制技术基于起重机系统负载的摆动规律，通过控制大、小车的运动来消除负载的摆动；闭环防摇控制技术基于高精度传感器实时测量桥式起重机的各种状态信息，利用智能控制算法如模糊控制、滑模控制、鲁棒控制等，实现桥式起重机系统工作过程中负载的抑制和大、小车的定位。然而目前桥式起重机防摇控制技术主要是按照桥式起重机单摆系统建立的，在桥式起重机的实际工作过程中，负载需要通过辅助绳索或吊具与吊钩相连，即桥式起重机的实际应用过程多为双级摆；特别当桥式起重机起吊长型负载，如型材、棒材等时，基于单摆模型设计的桥式起重机防摇控制方法将不再适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种桥式起重机双摆系统优化防摇控制方法，实现桥式起重机双摆系统和吊装长型负载时的优化防摇控制，提高桥式起重机的工作效率和运行稳定性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种桥式起重机双摆系统优化防摇控制方法，包括以下步骤：

S1：建立桥式起重机双摆系统物理模型，包括运行方向两两垂直的三坐标运行机构、通过起吊绳吊在小车下方的吊钩和通过斜拉绳吊在吊钩下方的负载；三坐标运行机构包括大车运行机构、小车运行机构和起升运行机构，大车运行机构设置在大车的桥架上，沿两侧轨道方向移动，小车运行机构和起升运行机构设置在小车上，小车运行机构沿桥架方向运行，与大车运行机构运行的方向垂直，起升运行机构运行的方向与地平面垂直；吊钩与起升运行机构构成一级摆即单摆，负载与吊钩构成二级摆即双摆；

S2：根据包括大车和小车的期望运行速度、时滞时间、吊钩的起吊长度、负载到吊钩的斜拉绳长度、吊钩的偏摆角度、负载的偏摆角度、吊钩质量、负载质量的输入参数分别得到吊钩和负载偏摆的角频率、单摆和双摆的幅值、小车和大车的加速度参数；

S3：在约束条件中设置负载的摆动角度，根据步骤S2得到的参数设置小车优化防摇输入整形器，向小车优化防摇输入整形器输入小车的运行速度和运行时间得到小车的运行加速度，按小车的运行加速度控制小车的运行使负载的摆动角度得到抑制；

S4：在约束条件中设置负载的摆动角度，根据步骤S2得到的参数设置大车优化防摇输入整形器，向大车优化防摇输入整形器输入大车的运行速度和运行时间得到大车的运行加速度，按大车的运行加速度控制大车的运行使负载的摆动角度得到抑制。

按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：根据桥式起重机动力学分析确定桥式起重机双摆系统的吊钩和负载偏摆的角频率；