CN101384503B - 吊装载荷摆动防止装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种吊装载荷摆动防止装置，不需要用于去除摩擦阻力部分的复杂运算。具体为，具备：以速度指令为基础输出转矩指令的速度控制电路(14)；转矩指令滤波器(16)；及估计负载转矩的负载转矩观测器(4)，对将负载转矩估计信号加在转矩指令滤波器(16)的输出上的值进行输出的吊装载荷摆动防止装置，具备：对从负载转矩估计信号去除了摩擦阻力部分的信号T_RFLHPF进行输出的高通滤波器(32)；及对在输出信号T_RFLHPF上乘以摆动角运算器系数后的摆动角估算值θe进行输出的摆动角运算器(33)，将速度模式发生电路(11)生成的速度指令减去在摆动角估算值θe上进行了阻尼补偿的阻尼补偿信号N_RFDP所得的值作为速度控制电路(14)的输入。

Description

吊装载荷摆动防止装置

技术领域

本发明涉及一种吊装载荷摆动防止装置，在例如从停靠在码头装载有铁矿石或石炭等的船上搬运出原料的卸载机或桥式起重机等的横移运转中抑制载荷的摆动。

作为吊装载荷现有的摆动防止控制技术，例如存在专利文献1记载的“摆动角阻尼控制方式”。

图8是专利文献1记载的行走驱动控制装置220的框图。

将速度指令器221的速度指令信号输入线性指令器222得到斜坡状速度指令N_RF0。而且，通过选择转换开关239来选择由吊索的摆动角检测器229检测出的实际测量的摆动角θ和由吊索摆动角运算器238运算的摆动角Eθ的任意一个。这里，使用由吊索摆动角运算器238运算的摆动角Eθ时，阻尼补偿信号N_RFDP为，

N_RFDP＝摆动角运算值Eθ×2δg/(ω_eV_R)

这里，δ是阻尼系数，g是重力加速度(9.8m/s²)

V_R是对应于马达额定速度的情况下的小车速度(m/s)，

ω_e是吊索的摆动频率，ω_e＝(g/Le)^1/2(rad/s)，

Le是测定的提升吊索长度(m)。

这里，前面的速度指令N_RF0减去如上得到的阻尼补偿信号N_RFDP则得到速度指令信号N_RF1。将这里得到的速度指令信号N_RF1和由速度检测器检测出的速度反馈信号N_MFB的偏差输入具有比例增益A及时间常数τ₁的积分器的速度控制器223并进行放大，输出转矩指令信号T_RF。另外，将转矩指令信号T_RF输入一阶滞后时间常数τ_T的转矩指令滤波器224，运算行走用电动机的转矩T_M以进行输出，控制行走用电动机的速 度。

另外，速度反馈信号N_MFB是将电动机的转速N_M通过一阶滞后元件226而生成的。225是表示行走用电动机的机械时间常数τ_M的方框，N_M是电动机的速度(p.u)。227是表示吊索摆动角的运动模型的方框，228是表示电动机的负载转矩T_L(p.u)的模型的方框。在吊索摆动角运算器238中输入来自一阶滞后元件226的速度反馈信号N_MFB、转矩指令信号T_RF及提升重量测定值m_LE，利用专利文献1记载的公式运算摆动角Eθ。

如上所示，在集装箱起重机等中，将经过线性指令器222后的速度指令N_RF0减去在吊索摆动角检测信号或通过吊索摆动角估算求得的信号上乘以2δg/(ω_eV_R)的值所得到的值作为新的速度指令N_RF1来实施速度控制

[但是，这里δ是阻尼系数，g是重力加速度(9.8m/s²)，

ω_e是吊索的摆动频率，ω_e＝(g/Le)^1/2(rad/s)，

Le是测定的提升吊索长度(m)，V_R是对应于马达额定速度的情况下的小车速度(m/s)]。

但是，通常在卸载机或桥式起重机等中，在设备的结构上很难设置摆动角检测器229。

而且，运算吊索摆动角时因为摩擦阻力去除运算需要小车或吊装载荷的重量及摩擦系数，所以计算繁杂。

而且，为了求得角频率ωe需要测定提升吊索长度Le，计算还是繁杂。

因此，对于运转模式基本确定，几乎没有吊装载荷重量变化的卸载机或一部分桥式起重机等，曾经期待着计测项目更少，简单且容易调节的摆动防止控制。

专利文献1：美国专利第5495955号说明书

专利文献2：日本国专利3173007号公报

专利文献3：日本国特开2004-187380号公报

发明内容

本发明是为解决上述课题而进行的，目的是提供一种吊装载荷摆动防止装置，对于几乎没有吊装载荷重量变化的卸载机或一部分桥式起重机等，不需要用于去除摩擦阻力部分的复杂运算，而且能够实现与现在同等的控制，而且，不需估算摆动角θe，也不需运算摆动频率ω_e，从而也不需要测定提升吊索长度 le，却能够得到与摆动角阻尼控制方式同等的控制效果，控制的调整变得极其容易。

为了解决上述课题，方案1所述的吊装载荷摆动防止装置的发明为，一种用于小车的吊装载荷摆动防止装置，该小车具有卷绕前端安装有抓斗的吊索的提升用马达及行走用马达，所述吊装载荷摆动防止装置具备：速度模式发生电路(11)，其用于生成速度指令；速度控制电路(14)，其以对所述速度指令进行运算的值为输入并输出转矩指令；转矩指令滤波器(16)，其以所述转矩指令作为输入，以输出基于一阶滞后电路的转矩指令；以及负载转矩观测器(4)，其以所述速度控制电路(14)的输出、即所述转矩指令作为输入，并估计所述小车承受的负载转矩，以进行输出，所述吊装载荷摆动防止装置对将所述负载转矩观测器(4)的输出加在所述转矩指令滤波器(16)的输出上的值进行输出，所述负载转矩观测器(4)的输出即负载转矩估计信号，其特征在于，所述吊装载荷摆动防止装置具备：高通滤波器(32)，其对从所述负载转矩估计信号去除了对应于摩擦阻力的固定或低频成分的信号T_RFLHPF进行输出；及摆动角运算器(33)，其对在来自所述高通滤波器(32)的输出信号T_RFLHPF上乘以摆动角运算器系数后的摆动角估算值θe进行输出，所述速度模式发生电路(11)生成的速度指令减去在所述摆动角估算值θe上进行了阻尼补偿的阻尼补偿信号N_RFDP所得的值被作为所述速度控制电路(14)的输入。

方案2所述的发明为，在方案1所述的吊装载荷摆动防止装置中，其特征在于，所述摆动角运算器的摆动角运算器系数为F_R/(M_Bg)[这里，F_R是额定负载，M_B是吊装载荷重量，g是重力加速度(9.8m/s²)]。

方案3所述的发明为，在方案1所述的吊装载荷摆动防止装置中，其特征在于，所述阻尼补偿信号N_RFDP为，N_RFDP＝摆动角估算值θe×2δg/(ω_eV_R)[这里δ是阻尼系数，g是重力加速度(9.8m/s²)，V_R是对应于马达额定速度的情况下的小车速度(m/s)，ω_e是吊索的摆动频率，ω_e＝(g/le)^1/2(rad/s)，1e是测定的提升吊索长度(m)]。

方案4所述的吊装载荷摆动防止装置的发明为，一种用于小车的吊装载荷摆动防止装置，所述小车具有卷绕前端安装有抓斗的吊索的提升用马达及行走用马达，所述吊装载荷摆动防止装置具备：速度模式发生电路(11)，其用于生成速度指令；速度控制电路(14)，其以对所述速度指令进行运算的值为输入并输出转矩指令；转矩指令滤波器(16)，其以所述转矩指令作为输入，以输出基于一阶滞后 电路的转矩指令；以及负载转矩观测器(4)，其以所述速度控制电路(14)的输出、即所述转矩指令作为输入，并估计所述小车承受的负载转矩，以进行输出，所述吊装载荷摆动防止装置对将所述负载转矩观测器(4)的输出加在所述转矩指令滤波器(16)的输出上的值进行输出，所述负载转矩观测器(4)的输出即负载转矩估计信号，其特征在于，具备对从所述负载转矩估计信号去除了对应于摩擦阻力的固定或低频成分的信号T_RFLHPF进行输出的高通滤波器(32)，所述速度模式发生电路(11)生成的速度指令N_RF0减去阻尼补偿信号所得的值被作为所述速度控制电路(14)的输入，所述阻尼补偿信号通过在来自所述高通滤波器(32)的输出信号T_RFLHPF上乘以阻尼补偿增益G_DP而生成，所述补偿增益G_DP由所述速度模式发生电路(11)生成的速度指令所限定的速度图案的各区域确定。

如上所述，根据方案1～3所述的发明，作为基于专利文献1所述的摆动角阻尼控制技术进行控制的新控制装置，根据负载转矩运算摆动角θe时，不需要用于去除摩擦阻力部分的复杂运算，可实现与现有技术同等的控制。

另外，根据方案4所述的发明，不需估算摆动角θe，也不需运算摆动频率ω_e＝(g/le)^1/2，从而也不需要测定提升吊索长度le，通过按运转模式确定阻尼补偿增益G_DP来进行摆动防止控制，能够得到与摆动角阻尼控制方式同等的控制效果，控制的调整变得极其容易。

图1是本发明作为对象的一个例子的卸载机的设备概略图。

图2是吊装载荷摆动角的模型图。

图3是说明本发明的控制原理的图。

图4是未进行摆动防止控制的吊装载荷位置模拟。

图5是未进行摆动防止控制的摆动角模拟。

图6是进行摆动防止控制的吊装载荷位置模拟。

图7是进行摆动防止控制的摆动角模拟。

图8是说明专利文献1所述的控制原理的图。

符号说明

1-摆动防止控制的控制器；2-吊装载荷的运动模型；3-小车负载转矩模型；4-负载转矩观测器；11-速度模式发生电路；12-速度模式发生电路生成的速度指令N_RF0(p.u)；13-考虑了摆动防止阻尼补偿信号的速度指令N_RF1(p.u)；14-基于IP或PI控制的速度控制电路；15-通过速度控制电路生成的转矩指令T_RF0(p.u)；16-基于一阶滞后电路的转矩指令滤波器；17-转矩指令滤波后的转矩指令T_RF1(p.u)；18-马达+小车的惯性；19-速度反馈信号N_FB(p.u)；20-摆动角θ(rad)；21-负载转矩T_L(p.u)；31-负载转矩估计信号T_RFL(p.u)；32-一阶或二阶高通滤波器；33-摆动角运算器；34-摆动角估算值θe(rad)；35-阻尼补偿增益G_DP；36-阻尼补偿信号N_RFDP(p.u)；A-去往陆地；B-去往海洋；BK-抓斗；D-原料；H-料斗；L-陆地；S-海洋；SP-船；T-小车；le-提升吊索长度测定值；M_B-提升重量；Pm-吊装载荷位置；Pt-小车位置；N_RF-速度指令。

具体实施方式

下面，根据附图主要以卸载机设备为例进行说明。

实施例1

图1是本发明作为对象的一个例子的卸载机的设备概略图。

图1中，T是小车，A是去往陆地，B是去往海洋，H是料斗，SP是船，BK是抓斗，S是海洋，L是陆地，D是原料。

图中，在面向海洋S的陆地L上设置有卸载机，在距离陆地L的规定高度上设置小车T，通过内置的马达能够在海上和陆上之间水平往复运行。

在小车T上还安装有吊索提升马达，在该吊索的前端安装有抓斗BK。

小车移动至靠近陆地的船SP的上面，降下抓斗BK由抓斗BK抓起船的载荷即原料D后，卷起吊索提升抓斗BK，同时从海洋S向陆地L移动，移动至陆地上的料斗H处，向料斗H扔下原料D，此后，小车使抓斗BK从陆地L向海洋S移动，同时卷放吊索再次抓起船SP的原料D。以下，反复进行此操作。

在这种装置中安装在吊索上的抓斗随着小车的移动而摆动。

图2表示这种情况下吊装载荷摆动角的模型图。

图2中，如果卸载机的起重机支柱和小车轨道的交点为原点0，小车T的现在位置为c，提升吊索的长度为1(m)，抓斗的位置为(x，y)，摆动角为θ(rad)，吊装载荷的质量为M_B(Kg)，则

x＝c-1sinθ

y＝-1cosθ。

图3是说明本发明的控制原理图中的负载转矩模型和小车负载转矩模型的图。

图中，1是本发明所涉及的进行吊装载荷摆动防止控制的控制器；2是吊装载荷的运动模型；3是小车负载转矩模型；4是代替原来的负载转矩传感器，根据转矩指令T_RF0(p.u)和速度反馈信号N_FB(p.u)估计负载转矩估计信号T_RFL(p.u)的负载转矩观测器；11是生成速度指令N_RF0(p.u)的速度模式发生电路；12是速度模式发生电路生成的速度指令N_RF0(p.u)；13是考虑了摆动防止阻尼补偿信号的速度指令N_RF1(p.u)；14是以从速度模式发生电路11生成的速度指令N_RF0(p.u)减去速度反馈信号N_FB(p.u)及根据本发明得到的阻尼补偿信号N_RFDP(p.u)的差的部分为基础，通过IP或PI控制输出转矩指令T_RF0(p.u)的速度控制电路；15是由速度控制电路生成的转矩指令T_RF0(p.u)；16是基于一阶滞后电路的转矩指令滤波器；17是转矩指令滤波后的转矩指令T_RF1(p.u)；18是马达+小车的惯性；19是速度反馈信号N_FB(p.u)；20是摆动角θ(rad)；21是负载转矩T_L(p.u)；31是负载转矩估计信号T_RFL(p.u)；32是一阶或二阶高通滤波器；33是摆动角运算器；34是摆动角估算值θe(rad)；35是阻尼补偿增益G_DP；36是阻尼补偿信号N_RFDP(p.u)。

吊装载荷摆动的摆动运动模型公式为公知的公式(1)。(参照图3的2)

算式1

$\mathrm{\θ}=\left(\frac{{\stackrel{\·}{V}}_T}{g}\right)\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{s^2+{\mathrm{\ω}}^2}\·\·\·\·\left(1\right)$

而且，求出基于吊装载荷的横移小车的负载模型。

提升吊索的张力F_LT为，

算式2

$F_{\mathrm{IT}}=M_{B}g\{\left(\frac{{\stackrel{*}{V}}_T}{g}\right)\sin \mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\θ}+\frac{{l\stackrel{*}{\mathrm{\θ}}}^2}{g}-\frac{\stackrel{**}{l}}{g}\}$

$\≈M_{B}g\{\left(\frac{{\stackrel{*}{V}}_T}{g}\right)\mathrm{\θ}+1+\frac{{l\stackrel{*}{\mathrm{\θ}}}^2}{g}\}\·\·\·\·\·\left(2\right)$

这里θ很小，因此sinθ≈θ、cosθ≈1。

而且，吊索长度变化的加速度很小，因此可忽略 

F_LT的水平方向的成分F_TH为，

F_TH＝F_LTsinθ≈F_LTθ  …(3)

由F_LT的铅垂方向成分和小车重量M_T产生的小车横移摩擦阻力F_TF为，

F_TF＝μ(F_LTcosθ+M_Tg)≈μ(F_LT+M_Tg)…(4)

因此负载转矩T_L为，使额定负载为F_R时，

F_RT_L＝F_TH+F_TF

＝F_LTθ+μ(F_LT+M_Tg)…(5)

通过公式(5)可知负载转矩中包括与摆动角θ成比例的成分。

从而如果能够检测出负载转矩，就能够使用具有与摆动角θ成比例的成分的信号。

图3中，使系统近似于使马达和小车一体化的一个惯性模型，应用专利文献2记载的电动机速度控制系统中的扭振抑制装置以及专利文献3记载的基于扭振抑制装置的负载转矩观测器，使检测出小车所承受的吊装载荷过重的信号T_RFL31通过一阶或二阶HPF(高通滤波器)32去除对应于摩擦阻力F_TF的固定或低频成分。

在公式(5)中使T_L＝T_RFL时，

F_RT_RFL＝F_TH+F_TF

＝F_LTθ+μ(F_LT+M_Tg).....(6)

在公式(6)中代入公式(2)并进行整理后，

算式3

$\left(\frac{{\stackrel{\·}{V}}_T}{g}\right){\mathrm{\θ}}^2+\{1+\mathrm{\μ}\left(\frac{{\stackrel{\·}{V}}_T}{g}\right)\}\mathrm{\θ}+\mathrm{\μ}(1+\frac{M_T}{M_B})-\frac{F_R{T}_{\mathrm{RFL}}}{M_{B}g}=0\·\·\·\·\·\left(7\right)$

这里，

$A=\frac{{\stackrel{\·}{V}}_T}{g}$

$B=1+\mathrm{\μ}\left(\frac{{\stackrel{\·}{V}}_T}{g}\right)$

$C=\mathrm{\μ}(1+\frac{M_T}{M_B})-\frac{F_R{T}_{\mathrm{RFL}}}{M_{B}g}$ 时，

$\mathrm{\θ}=\frac{-B+B\sqrt{1-4\mathrm{AC}/B^2}}{2A}$

卸载机系统的设备常数中1＞＞4AC/B²，因此，

$\mathrm{\θ}\≈\frac{-B+B(1-2\mathrm{AC}/B^2)}{2A}$

$=-\frac{C}{B}$

$=\frac{\frac{F_R{T}_{\mathrm{RFL}}}{M_{B}g}-\mathrm{\μ}(1+\frac{M_T}{M_B})}{1+\mathrm{\μ}\left(\frac{{\stackrel{\·}{V}}_T}{g}\right)}$

由于分母的第2项远小于1所以可以忽略。

因此，

算式4

$\mathrm{\θ}=\{\frac{F_R{T}_{\mathrm{RFL}}}{M_{B}g}-(1+\frac{M_T}{M_B})\mathrm{\μ}\}\·\·\·\·\·\left(8\right)$

对公式(8)进行变形后

$T_{\mathrm{RFL}}=\left(\frac{M_{B}g}{F_R}\right)\mathrm{\θ}+\frac{(M_T+M_B)g}{F_R}\mathrm{\μ}\·\·\·\·\·\left(9\right)$

如上所述，通过经由一阶或二阶HPF(高通滤波器)32，对应于摩擦阻力部分的第2项被去除，因此，

$T_{\mathrm{RFL}}\mathrm{HPT}=\left(\frac{M_{B}g}{F_R}\right)\mathrm{\θ}\·\·\·\·\·\left(10\right)$

这里，T_RFLHPF表示通过HPF之后的信号。

算式5

因此，使摆动角运算值为θe时，可由公式(11)求出。

${\mathrm{\θ}}_e=\left(\frac{F_R}{M_{B}g}\right)T_{\mathrm{RFL}}\mathrm{HPF}\·\·\·\·\·\left(11\right)$

这里 

相当于摆动角运算器33。

于是，在由新方式得到的θ_e上乘以 

生成阻尼补偿信号N_RFDP 36。

$N_{\mathrm{RFDP}}=\left(\frac{2\mathrm{\δg}}{{\mathrm{\ω}}_e{V}_R}\right)\mathrm{\θe}\·\·\·\·\·\left(12\right)$

通过执行将原来的速度指令N_RF0减去N_RFDP生成的N_RF1作为指令的速度控制，能够实现摆动防止。即可实现专利文献1中公知的公式，

算式6

$N_{\mathrm{RF}1}=N_{\mathrm{FR}0}-\left(\frac{2\mathrm{\δg}}{{\mathrm{\ω}}_e{V}_R}\right)\mathrm{\θe}\·\·\·\·\·\left(13\right)$

(这里，δ是阻尼系数，g是重力加速度(9.8m/s²)，ω_e是吊索的摆动频率 

(rad/s)，le是测定的提升吊索长度(m)，V_R是对应于马达额定速度的情况下的小车速度(m/s))。

在专利文献1中表示有几种方式，这是追加了基于该摆动角阻尼控制方式的又一种方式。

另一方面，利用公式(10)能够构筑新的控制方式。

即，由速度模式发生电路11产生的信号N_RF0减去在T_RFLHPF上乘以根据速度图案的各区域确定的阻尼补偿增益G_DP35生成的阻尼补偿信号即N_RFDP＝G_DP·T_RFLHPF来生成N_RF113。通过执行以该N_RF113作为指令的速度控制能够实现摆动防止控制。

通过以下的说明可表示其妥当性。

由于N_RFDP＝G_DPT_RFLHPF，所以通过公式(10)，

算式7

$N_{\mathrm{RFDP}}=G_{\mathrm{DP}}\left(\frac{M_{B}g}{F_R}\right)\mathrm{\θ}\·\·\·\·\·\left(14\right)$

另一方面，如专利文献1记载的摆动角阻尼控制方式所示，在摆动角阻尼控制方式中，以在摆动角检测器的信号或摆动角运算估计值θe上乘以由阻尼系数δ、摆动频率ω_e(rad/s)等构成的函数所得的信号作为N_RFDP来进行摆动防止控制。

此时的速度补偿信号N_RFDP通过公式(12)，

算式8

$N_{\mathrm{RFDP}}=\left(\frac{2\mathrm{\δg}}{{\mathrm{\ω}}_e{V}_R}\right)\mathrm{\θe}$

这里 ${\mathrm{\ω}}_e=\sqrt{\frac{g}{\mathrm{le}}},$ le＝测定的提升吊索长度(m)

因此，比较公式(12)和公式(14)时，使θe≈θ，则

$G_{\mathrm{DP}}=\left(\frac{{2F}_R}{V_R}\right)\left(\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\ω}}_e{M}_B}\right)\·\·\·\·\·\left(15\right)$

公式(15)的前面的括号内是由卸载机的机械设备确定的固定值，另一方面，摆动角频率ω_e、吊装载荷重量M_B则会变化。

而且，δ是为成为稳定的摆动防止状态对应于运转模式变更既定值而使用的控制常数。即后面的括号内是运转中变化的值。但是在卸载机设备中，吊装载荷重量M_B仅是在去往陆地和去往海洋中变化。而且运转模式也基本确定，种类也很少。

因此，根据不同的运转模式，只要按照运转模式设定G_DP来进行控制，就能够实现与专利文献1记载的摆动角阻尼控制方式同等的摆动防止控制效果。

此时，不需估算摆动角，而且摆动频率ω_e也不需运算

算式9

${\mathrm{\ω}}_e=\sqrt{g/\mathrm{le}}$

从而也不需要测定提升吊索长度le。

图4～图7表示在模拟中编入起重机模型，通过该方式研讨上述设备中的摆动防止控制效果的结果。

图4～图7中，A是去往陆地，B是去往海洋，Pt是小车位置，Pm是吊装载荷位置，N_RF是速度指令。

概略规格为抓斗+原料的重量约40吨，横移速度约180m/分，横移距离约33m的例子。

图4是表示未进行摆动防止控制时的小车位置Pt(虚线)和吊装载荷位置Pm(实线)的关系的图。图中，纵轴表示图1中的料斗的中心位置(料斗中心，Hopper Center)为0(图2的小车的某个坐标(c，0))时距料斗中心0的小车和吊装载荷各自的距离(m)，正侧表示从原点朝向海洋侧，负侧表示从原点朝向更为陆地侧。另外，横轴表示时间的推移。

从图中可知，小车朝向陆地上的料斗中心移动时，吊装载荷(实线)以小车的线图(虚线)为中心上下振动，由于其晃动大(m)，吊装载荷在料斗上移动过度(约7m)，而且返回船上时也持续着较大的残余摆动(约10m)。该状态极其危险。

图5表示速度指令(粗线)及此时图2的摆动角θ(细线)，纵轴表示角度(度)，横轴表示时间的推移(秒)。可知摆动角θ也较大地振动着(最大+41°～-44°)。

与此相对，图6是表示本发明的实施了摆动防止控制时的小车位置Pt(虚线)和吊装载荷位置Pm(实线)的关系的图。图中，纵轴表示距料斗中心0的小车和吊装载荷各自的距离(m)，正侧表示从原点朝向海洋侧，负侧表示从原点朝向更为陆地侧。另外，横轴表示时间的推移。

图中小车朝向陆地上的料斗中心移动时，吊装载荷(实线)与小车的线图(虚线)大致重合，摆动非常小。可知吊装载荷停在料斗处而没有移动过度。而且可知返回船上时也仅限于很小的残余摆动。

图7表示速度指令(粗线)及此时图2的摆动角θ(细线)，纵轴表示角度(度)，横轴表示时间的推移(秒)。通过摆动角θ，明显可知阻尼非常有效，本发明所涉及的摆动防止控制正在有效地进行。

如上所述，根据方案1～3所述的发明，作为基于专利文献1记载的摆动角阻尼控制方式进行控制的新方式，根据负载转矩运算摆动角θe时，不需要用于去除摩擦阻力部分的复杂运算，可实现与现在同等的控制。

另外，根据方案4所述的发明，不需估算摆动角θe，而且摆动频率ωe也不需运算

算式10

${\mathrm{\ω}}_e=\sqrt{g/\mathrm{le}}$

从而也不需要测定提升吊索长度le。

而且，通过按运转模式确定阻尼补偿增益G_DP来进行摆动防止控制，能够得到与摆动角阻尼控制方式同等的控制效果，控制的调整变得极其容易。

本发明的吊装载荷摆动防止装置适用于在横移运转中需要抑制载荷摆动的卸载机、桥式起重机等。

Claims (4)

1.一种用于小车的吊装载荷摆动防止装置，该小车具有卷绕前端安装有抓斗的吊索的提升用马达及行走用马达，所述吊装载荷摆动防止装置具备：速度模式发生电路(11)，其用于生成速度指令；速度控制电路(14)，其以对所述速度指令进行运算的值为输入并输出转矩指令；转矩指令滤波器(16)，其以所述转矩指令作为输入，以输出基于一阶滞后电路的转矩指令；以及负载转矩观测器(4)，其以所述速度控制电路(14)的输出、即所述转矩指令作为输入，并估计所述小车承受的负载转矩，以进行输出，所述吊装载荷摆动防止装置对将所述负载转矩观测器(4)的输出加在所述转矩指令滤波器(16)的输出上的值进行输出，所述负载转矩观测器(4)的输出即负载转矩估计信号，其特征在于，

所述吊装载荷摆动防止装置具备：高通滤波器(32)，其对从所述负载转矩估计信号去除了对应于摩擦阻力的固定或低频成分的信号T_RFLHPF进行输出；及摆动角运算器(33)，其对在来自所述高通滤波器(32)的输出信号T_RFLHPF上乘以摆动角运算器系数后的摆动角估算值θe进行输出，所述速度模式发生电路(11)生成的速度指令减去在所述摆动角估算值θe上进行了阻尼补偿的阻尼补偿信号N_RFDP所得的值被作为所述速度控制电路(14)的输入。

2.根据权利要求1所述的吊装载荷摆动防止装置，其特征在于，

所述摆动角运算器(33)的摆动角运算器系数为F_R/(M_Bg)，

这里，F_R是额定负载，M_B是吊装载荷重量，g是重力加速度。

3.根据权利要求1所述的吊装载荷摆动防止装置，其特征在于，

所述阻尼补偿信号N_RFDP为，

N_RFDP＝摆动角估算值θe×2δg/(ω_eV_R)

这里，δ是阻尼系数，g是重力加速度，

V_R是对应于马达额定速度的情况下的小车速度(m/s)，

ω_e是吊索的摆动频率，ω_e＝(g/le)^1/2(rad/s)，

le是测定的提升吊索长度(m)。

4.一种用于小车的吊装载荷摆动防止装置，所述小车具有卷绕前端安装有抓斗的吊索的提升用马达及行走用马达，所述吊装载荷摆动防止装置具备：速度模式发生电路(11)，其用于生成速度指令；速度控制电路(14)，其以对所述速度指令进行运算的值为输入并输出转矩指令；转矩指令滤波器(16)，其以所述转矩指令作为输入，以输出基于一阶滞后电路的转矩指令；以及负载转矩观测器(4)，其以所述速度控制电路(14)的输出、即所述转矩指令作为输入，并估计所述小车承受的负载转矩，以进行输出，所述吊装载荷摆动防止装置对将所述负载转矩观测器(4)的输出加在所述转矩指令滤波器(16)的输出上的值进行输出，所述负载转矩观测器(4)的输出即负载转矩估计信号，其特征在于，

所述吊装载荷摆动防止装置具备对从所述负载转矩估计信号去除了对应于摩擦阻力的固定或低频成分的信号T_RFLHPF进行输出的高通滤波器(32)，所述速度模式发生电路(11)生成的速度指令N_RF0减去阻尼补偿信号所得的值被作为所述速度控制电路(14)的输入，所述阻尼补偿信号通过在来自所述高通滤波器(32)的输出信号T_RFLHPF上乘以阻尼补偿增益G_DP而生成，所述补偿增益G_DP由所述速度模式发生电路(11)生成的速度指令所限定的速度图案的各区域确定。

Images