CN100418872C - 控制起重机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制起重机的方法，该方法包括每次通过对以下距离求和定义起重机停止以前且系于其上的负荷没有摆动的情况下起重机所移动的距离(s)，停止距离(s₁)，该距离使用选择的减速斜坡基于内部目标速度，即在存储的速度改变完全实现以前实现这一目标的算法的控制具有的速度计算的；以及距离(s₂)，该距离基于停止决定之前规定的存储的速度改变请求并基于余留的时间计算的。

Description

控制起重机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制起重机的方法，该方法包括从起重机控制系统到起重机驱动器给出速度请求作为控制序列，并在控制系统中读取并存储该速度请求，从而每一速度请求与先前的速度请求比较，并如果该速度请求被改变，则形成并存储对于对应的速度改变的一个加速度序列，此后不论速度请求有何改变，在给定的时间对由存储的加速度序列定义的速度改变求和，并把获得的和添加到先前的速度请求以实现一个新的速度请求，该请求对于起重机驱动器设置为一个新的控制和速度请求，并在每一序列规定的时间执行由求和的加速度序列定义的某些速度改变，并延迟地执行其余的改变。

背景技术

以上的方法在Finnish Patent 89155中公开。使用这一方法能够有效地防止系于起重机的负荷不希望的摆动，当起重机被控制且转移负荷时防止其干扰起重机的使用和可操作性。该方法以一种特定的方式对消除在负荷加速之后摆动发生的不同的控制序列求和，改进了起重机控制系统的性能。使用这一方法，能够在任何时候随机地改变形成加速度目标的最终速度，而且在实际速度改变序列期间，在不发生不希望的负荷摆动的情况下实现一个新的理想的最终速度。

根据先有技术，防止负荷摆动的一种控制一般包括两个加速度序列，其时间差是负荷振荡时间的一半。另一个可易于定义的控制由三个大小相同但不同方向的加速序列组成，第一序列是正的，第二序列是负的，且第三序列是正的，由此序列之间的时间等于负荷振荡时间的六分之一。在Finnish Patent 89155的方法中，这些防止负荷摆动的控制序列可能彼此不同，并可以定义它们无限的量。重要的是，当对由它们定义的加速度求和时，实现防止摆动的控制。当以实现所需速度改变这样的方式选择加速度的和时，就实现了一种控制，其中产生所需的起重机最终速度而没有摆动。

US Patent 5526946公开了同一主题的一种应用，从而只要速度的基准值改变，执行该速度的一半，且另一半存储在一个表中，其中其执行被延迟一半的负荷振荡时间。这是根据Finnish Patent 89155方法的优选实施例并在计算机计算中使用。

通过适配加速度和减速度斜坡防止起重机负荷最终摆动的方法，在估计起重机停止距离时引起了一些问题。当起重机被加速时，如果速度请求设置为零，难以估计每次它将在哪里停止。当负荷自动就位时并当操作发生在起重机允许可移动范围附近时，这使得操作的编程复杂化。

此外，当起重机负荷的提升高度改变时，在停止之前负荷振荡时间及起重机行进的距离也改变。当起重机被加速且起重机速度控制的大部分存储在表中并将被延迟执行时，难以估计起重机的停止距离。当负荷的摆臂长例如有数米，且负荷在狭窄的深的空间转移时，这特别成问题。

发明内容

本发明的目的是要通过提供一种方法消除这些缺陷，按该方法能够尽可能精确地计算出起重机所需的停止距离。

该目标是通过本发明的一种方法实现的，其主要特征在于，通过对以下计算求和，在每次定义起重机在停止之前且系于其上的负荷的不摆动的情况下起重机移动的距离：

a)停止距离，该距离是基于内部目标速度使用选择的减速度斜坡计算的，所述目标速度即在存储的速度改变完全实现之后实现这一目标速度的算法控制所具有的速度，以及

b)距离，该距离是基于停止决定之前规定的存储速度的改变并基于余留的执行时间计算的。

当使点a)的目标速度减速时，优选地，因防止负荷摆动而引起的距离被添加到计算结果中，该距离是基于不同于减速斜坡的速度控制部分计算的、并且是当利用这一不同的速度控制来衰减因实际的减速度斜坡引起的负荷摆动时由起重机行进的距离。

将存储最好放在两元件的表中，从而一定的振荡时间之后要进行的速度改变存储在第一元件，并且在进行第一元件的速度改变或多个改变之后的时间存储在第二元件中。

减速斜坡可以是任何预定的斜坡，例如线性或S-曲线斜坡。

本发明基于这样的事实，即行进的距离是速度对时间的积分。当草拟速度图时，可分开定义用来计算整个速度的部分，并能够对时间计算其积分。

本发明的方法明显的先进性在于，能够整个利用起重机允许的行进范围，并在于总能够以理想的方式发生加速度或减速度，而不必担心由于摆动的结果负荷是否会碰到箱状空间的壁，因为本发明允许每次能够以非常高的精确度计算起重机在无负荷摆动的情况下所需的停止距离。

附图说明

现在将参照附图更为详细地说明本发明，其中

图1示意表示一个起重机；

图2表示作为控制序列作用的速度序列；

图3示出起重机控制的流程图；以及

图4a到4e图示出根据本发明起重机的控制及起重机停止距离的计算。

具体实施方式

本发明的方法以图1简化的高架起重机1示出，但被提升的负荷可能振荡的任何其它的起重机也是可适用的。

根据图1的高架起重机1的台车2配置在沿桥梁3运动，该桥梁可沿配置在桥梁3末端垂直于台车2运动的梁4和5运动。提升绳索6悬挂于台车2，绳索的末端有一提升元件7，这种情形下是一个提升钩。被提升的负荷8借助于提升带7a系于提升钩7。每一个不同的提升高度l_i(i＝1，2，...)具有提升高度l_i的特别的振荡时间T，从而负荷8的振荡时间可通过以下公式获得：

T＝2π(l_i/g)^1/2，其中g＝重力加速度

起重机1由起重机控制系统9借助于不同的控制序列10控制，该控制一个简单的例子示于图2。图2的控制序列10是一个速度向量v(t)，其表示为时间t的函数。控制序列10目的是要控制台车2的驱动器11或支撑台车2的桥梁3的驱动器12。这些驱动器一般是带有频率转换器的电动机驱动器。

图3示出一流程图，表示控制起重机并形成本发明基础的方法。起重机1的使用者从控制系统9作为控制序列10向起重机1的驱动器11，12给出速度请求V_ref。速度请求V_ref被读取并存储在控制系统9中，此后每一速度请求V_ref与先前的速度请求进行比较，并如果速度请求V_ref被改变，则形成并存储用于对应的的速度改变的加速度序列(或者是加号或者是减号)，此后不论速度请求V_ref是否改变，对由在给定时间存储的加速度序列定义的速度改变求和，并把获得的和dV添加到先前的速度请求V_ref，以实现一个新的速度请求V_ref2，其设置为用于起重机驱动器的新的控制和速度请求V_ref2。通过求和的加速度序列定义的某些速度改变在每一序列规定的时间进行，且它们其余的改变延迟进行。在Finnish Patent 89155中更为详细的说明了上述方法，其细节诸如本来已知的速度或加速度求和不再详述，但例如参考上述专利。

为了说明本发明用于计算起重机1停止距离的方法，给出一个例子，其中起重机1的控制这样进行，使得在起重机1控制的每一步骤(根据图3的一个周期)形成一个速度序列v(t)，该速度序列自动实现一系列速度改变，其每一改变可在一个控制步骤期间进行，且使用的序列由两个加速度脉冲形成，脉冲之间的时间是负荷8的振荡时间T的一半。这种序列一般是已知的。在形成一个序列时，形成序列的第一部分，且第二部分例如作为两个数字存储在性能表中(附图中未示出)，其第一个表示时间，此时间后执行被延迟的序列，而其第二个表示延迟序列部分的量值。

执行改变之后的时间表示为一个数字并这样定义，例如使得T_sp表示负荷8完整的振荡周期。每当表的元件被处理时，从以下公式获得表示过去的时间的数字T_step：

T_step＝T_step+D/T＊T_sp，

其中D＝控制步骤(采样区间)，且

T＝上述负荷8的振荡时间

当一个新的序列存储在表中时，表示过去的时间T_step的表的部分设置为零。每当表被掠过时，使用以上公式计算并描述对于负荷完整的振荡时间T在控制周期D期间经过的时间的数字，被添加到描述经过的时间T_step的表的行。当元件的值达到表示存储的速度改变要被延迟的完整的振荡周期T_sp部分的数字时，进行这一速度控制，且表的这些元件设置为零。

这样上述的表包含存储的速度改变的量值和持续时间。通过执行时之前余留的时间除以数字T_sp并乘以当前振荡时间，持续时间可对于负荷8的每一提升高度(即振荡时间T)定标。起重机1在停止之前行进的距离s₁可基于内部目标速度计算。如果使用线性减速度斜坡，则通过以下公式获得该距离：

s₁＝v＊t_dec/2，其中v＝速度，及t_dec＝减速时间

基于存储在表中的速度改变，能够计算该距离

s₂＝∑(在执行之前余留的时间＊要进行的速度改变)。

如果使用两脉冲的控制，由振荡衰减引起的附加距离s₃可使用以下公式计算：

s₃＝v/2＊T/2，

由于控制在两个部分进行，其后者被延迟振荡时间T的一半。

通过把所有以上距离加在一起，获得总时间，这时间之后起重机1停止，即：

s＝s₁+s₂+s₃

图4a示出作为时间函数的驾驶者的速度请求的改变。在采样间隔t_i，t_i+1，....，对于先前的测量，测量速度请求的改变。

Δv_ref，i＝v_ref，i-v_ref，i-1(图4a)

如果速度请求已改变(图4b)，则形成对应的加速度序列A_i。通过对加速度序列A求和形成起重机的速度请求(图4c)。

$V_{\mathrm{AS}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ai}$

目标速度，即当所有的加速度序列A已执行时起重机具有的速度，为

$V_{t\arg \mathrm{et}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{ref},i}$

如果使用选择的减速度方式起重机曾在该时间的目标速度V_target停止，起重机在时刻t_stop停止之前行进的距离可通过计算起重机将要行进的距离定义。在这例子中，使用了两个减速度周期的策略。

然而在时刻t_stop，不执行某些存储的加速度序列A_i。要实现的起重机的减速度请求示于图4e。

当初始速度在时刻t_stop为v_AS时，要实现的这一速度曲线图通过对根据选择的策略减速度斜坡的加速度及当前加速度序列A₁的未实现的加速度脉冲求和形成。

停止之前起重机行进的距离可通过从时刻t_stop的速度v_target减去加速度序列A_i的速度控制，该加速度序列在时刻t_stop没有实现(图4c)并形成以选择的加速度策略实现的起重机停止距离的一部分。

这里加速度应当既可理解为正的又可理解为负的，换言之，作为其精确的感测中的加速度并作为相反的减速度效果。

虽然以上方法以清楚的方式描述了起重机停止之前行进的距离，但其结果必须常常在实践中校正，因为起重机的横动马达速度不总是对应于理想的速度控制，在计算中以及在起重机通常以其为基础定位的起重机位置计算中会出现延迟。此外，负荷可能在减速期间被提升或下降。在实际的应用中，必须通过不同的校正对这些因素进行补偿，其计算是基于起重机的速度，负荷速度及振荡时间。

Claims (3)

1. 一种控制起重机的方法，该方法包括给出作为从起重机(1)控制系统(9)到起重机驱动器(11，12)的控制序列(10)的速度请求，并在控制系统中读取和存储该速度请求(V_ref)，从而

每一速度请求(V_ref)与先前的速度请求比较，如果速度请求改变，则形成并存储用于对应的速度改变的加速度序列，此后不论速度请求是否改变，

对由存储的加速度序列在给定的时间定义的速度改变求和，并把获得的和(dV)添加到先前的速度请求，以获得一个新的速度请求(V_ref2)，该速度请求被设置为新的控制和用于起重机驱动器(11，12)的速度请求，以及

在每一序列的定义时间进行由加速度序列的和定义的某些速度改变，并对它们其余的延迟进行，

其特征在于，通过对以下计算求和，在每次定义起重机停止之前且系于它的负荷(8)不摆动的情况下起重机移动的距离(s)：

a)停止距离(s₁)，该距离是基于内部目标速度使用选择的减速度斜坡计算的，所述内部目标速度即在存储的速度改变完全实现之后实现这一目标速度的算法控制所具有的速度，以及

b)距离(s₂)，该距离是基于停止决定之前规定的存储速度的改变请求并基于余留的执行时间计算的。

2. 如权利要求1中所述的方法，其特征在于，当使点a)的目标速度减速时，因防止负荷摆动而引起的距离(s₃)被添加到计算结果中，该距离(s₃)是基于不同于减速度斜坡的速度控制部分计算的、并且是当利用这一不同的速度控制来衰减因实际的减速斜坡引起的负荷摆动时由起重机行进的距离。

3. 如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，将存储放在两元件的表中，从而在一定的振荡时间之后要进行的速度改变被存储在第一元件中，并且在进行第一元件的一个或多个速度改变之后的时间被存储在第二元件中。

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