[发明专利]一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法

摘要

本发明公开了一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法，步骤为：三维场景建模；起重机选型；起重机配置；双台起重机协同吊装动作计算；双台起重机协同吊装参数计算；载荷分配优化；达到吊装目标点；吊装结束。本发明首先通过分析影响额定起重量的影响因素，建立额定起重量的关系模型；其次通过分析协同作业过程，结合起重机动力学特性，研究协同作业过程各起重机实时载荷模型，同时对载荷分配进行优化，提高了吊装过程的安全性。

主权项

1.一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法，其特征在于，该方法为：1）三维场景建模：提供多机型起重机数据，以模型数据文件的形式建立起重机模型库；2）起重机选型：用户根据工况从起重机模型库中选择符合吊装要求的主起重机和辅起重机；3）起重机配置：根据负载能力、起升高度的吊装作业要求配置两台起重机伸缩臂的伸缩比、配重；4）双台起重机协同吊装动作计算：应用逆运动学原理，根据设备的期望运动，即双机起升、双机翻转、双机旋转，确定两台起重机的协同动作序列；5）双台起重机协同吊装参数计算：根据静力学原理计算两台起重机在双机起升、双机翻转、双机旋转时的载荷；6）双台起重机协同吊装载荷分配优化计算：根据双台起重机的参数信息和吊装物的重量进行双台起重机载荷分配优化计算：①设为双机协同作业载荷分配优化的目标函数，求的最小值，即：其中，k1和k2为分配系数，且k1+k2=1，k1、k2∈(0,1)，f₁(R₁)和f₂(R₂)分别为主、辅起重机额定起重量与吊装幅度的关系，根据最小二乘拟合原理得到f1(R1)=a0+a1R1+a2R12,]]>f2(R2)=b0+b1R2+b2R22,]]>其中，系数a₀,a₁,a₂、b₀,b₁,b₂根据实际工况表计算得出；②根据力与力矩平衡的原理，求得主起重机的拉力F_A和辅起重机的拉力F_B：其中，G为吊装物重量，h为两台起重机吊耳轴线距吊装物重心轴线的距离，d为主起重机和辅起重机两个吊装点的轴线距离，为吊装物绕y轴旋转的角度；③各起重机载荷应小于各自的额定载荷，即满足的如下约束关系：其中，R₁和R₂分别为主、辅起重机吊装幅度，主起重机转台的坐标为(x₁,y₁,z₁)，辅起重机转台的坐标为(x₂,y₂,z₂)，主起重机吊钩M的坐标为(x_m,y_m,z_m)，辅起重机吊钩N的坐标为(x_n,y_n,z_n)，吊装物重心坐标为(x,y,z)，φ为吊装物绕z轴旋转的角度；④基于生物进化理论的遗传算法，把有约束的优化目标转换为多目标的优化问题，即利用多目标优化模型求得双台起重机载荷分配优化解，所述多目标优化模型为：其中，为构造的目标函数，7）设定吊装目标点，通过键盘操作来实现吊装模拟操作，判断吊装物是否达到所设置的吊装目标点；若是，进入8）；若否，返回4）；8）结束吊装过程。