CN103998367B - 起重机控制 - Google Patents

Abstract

为了便于使用起重机，接收关于绳索角度(θ)的角度反馈信息，所述角度反馈信息是通过位于吊运车处或者与之邻近的传感器来测量的；通过补偿由于速度改变导致的误差对所述角度反馈信息进行校正，并且对其进行处理以便基于经过实时校正的角度信息提供移动指令或者与所述起重机有关的其他控制信息。

Description

起重机控制

技术领域

本发明涉及起重机，并且特别涉及利用绳索角度测量来进行起重机控制。

背景技术

起重机是用来在开放空间和封闭环境中运送负载的设备。制造工厂中的起重机通常是可以沿着轨道移动的桥式起重机，这是借助于在轨道的方向上移动的桥架以及在与轨道方向基本上垂直的方向上沿着桥架移动的一个或更多吊运车(trolley)而实现的，并且在所述吊运车上安装有一条或更多条绳索或者相应的起重装置(比如皮带和链条)。虽然在理想情况下每一条绳索是垂直的或者几乎垂直的从而使得负载处于吊运车正下方，但是在实际情况中，绳索有时会偏离理想情况，于是需要知道实际的绳索角度，也就是说需要知道绳索发生了多少偏离。

已经知道几种用于获知负载的偏转角度的方法。所述方法通常在向上的方向上测量偏转角度，也就是说在从例如吊钩之类的提升元件朝向吊运车的方向上进行测量。举例来说，公开文献JP 9-156878公开了一种解决方案，其中在吊钩或其他起重装置附近将光纤陀螺仪装配到起重机的绳索悬吊机构中，以便测量悬吊负载的摇动角度数值。公开文献DE 10008235公开了利用安装在吊钩中的加速度计来确定负载的偏转角度，这是通过把加速度计的输出乘以对应于地球加速度的倒数的一个校正数值而实现的。公开文献DE 4238795公开了所述吊钩可以装备有一组三个陀螺仪，或者装备有一个陀螺仪或一个倾斜仪，前提是所述陀螺仪和倾斜仪具有适当的精度以确定所述偏转角度。Yong-Seok Kim、Keum-Shik Hong和Seung-KiSul所发表的标题为“Anti-Sway Control of Container Cranes:Inclinometer,Observer,and State Feedback(集装箱起重机的抗摇摆控制：倾斜仪、观测器和状态反馈)”(International Journal of Control,Automation and Systems，vol.2，no.4，pp.435-449，12月)的文章提出使用附着到起重机的起重滑车(head block)上的倾斜仪而不是视觉系统来检测摇摆角度。将吊钩中的传感器连接到起重机中的控制器的一个缺陷在于需要容易发生缠结的较长布线，或者需要传感器中的无线发送器和控制器中的相应的接收器，并且对于传感器的供电也是成问题的。另一个缺陷是位于吊钩附近的传感器相当容易受到外部冲击的影响，比如在把负载附着到吊钩上时与负载偶然发生的碰撞。

WO 2009/138329公开了一种解决方案，其通过向下施行所述测量而克服了前面提到的缺陷。在所述解决方案中，在运送负载时，位于绳索上的一个固定部件中或者位于绳索锚定点中的一组加速度计借助于绳索偏转角度和吊钩关于Z轴的位置来计算负载的抓持元件相对于对应的垂直笛卡尔轴(x,y,z)的位移。提升设备的吊钩在三个笛卡尔轴上的位移在WO2009/138329中被描述为所公开的操作的实质特征。WO 2009/138329中的解决方案的一个问题在于其忽略了下面的事实，即特别在通过位于绳索锚定点附近的一个/多个传感器测量绳索偏离角度时，起重机的加速或减速导致所测量的绳索偏离角度存在误差。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于起重机的方法、配套工具、计算机程序产品以及包括该配套工具的起重机。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于起重机的方法，所述方法包括：接收关于起重机的起重绳索角度的角度反馈信息，所述角度反馈信息是通过位于所述起重机的吊运车处或者与之邻近的传感器从所述起重绳索来测量的；通过使用经由反馈环路获得的结果补偿由于速度改变导致的误差对所接收到的角度反馈信息进行校正，所述反馈环路至少包括由所述传感器从所述起重绳索测量的先前角度反馈信息；以及对经过校正的角度反馈信息进行处理，以便提供移动指令或者与所述起重机有关的其他控制信息。

根据本发明的另一个实施例，提供实现上述方法的计算机程序产品。

根据本发明的又另一个实施例，提供一种用于起重机的配套工具，其包括：将被安装在起重机的吊运车处或者与之邻近的角度传感器，用于测量来自所述起重机的起重绳索的角度反馈信息；以及控制模块，其包括用于接收来自角度传感器的角度反馈信息的接口，用于施行如前述实施例的一种用于起重机的方法的装置，以及用于向起重机机制或者向用户接口提供相应的控制信息的接口。

根据本发明的又另一个实施例，提供一种包括上述配套工具的起重机。

本发明是基于：通过位于吊运车处或其附近的角度传感器测量绳索角度偏转；通过补偿由于速度改变导致的误差来校正如此获得的绳索角度反馈信息；以及利用经过校正的绳索角度反馈信息来提供例如移动指令之类的控制信息。

通过所述补偿所提供的一个优点在于，由于加速而导致的误差得到校正，并且避免了错误的角度信息从而也避免了错误的控制信息。换句话说，经过校正的绳索角度反馈信息以足够的精度实时地给出了真实的绳索角度，即使在起重机的速度发生改变时也是如此。因此，起重机控制总是急于真实的、正确的信息。

附图说明

下面将参照附图更加详细地描述各个实施例，其中：

图1A、1B和1C示出了根据各个实施例的简化起重机设置；

图1D示出了连杆的一个实例；

图2A、2B、2C、2D和2E是示出了不同实施例的方块图；

图3公开了关于起重机的速度改变如何反映到所测量角度的正确性的一个实例；

图4和5是示出了不同控制替换方案的流程图；

图6、7和8是示出了图5的控制替换方案的方块图；以及

图9、10、11、12、13和14是示出了不同控制替换方案的流程图；

图15A和15B示出了实验结果，并且图15C是仿真结果；

图16示出了另一种控制替换方案；以及

图17A和17B示出了关于如何估计绳索长度的一种设置。

具体实施方式

后面的实施例是示例性的。虽然说明书在几处可能提到了“一个”或“一些”实施例，但是这并不一定意味着每次所提到的都是相同的实施例，也不意味着所述特征仅适用于单一实施例。还可以组合不同实施例的单一特征以提供其他实施例。

本发明适用于其中将一条或多条绳索或者相应的装置用于起重并且将所述绳索安装到能够沿着至少一个轴移动的可移动设备的任何起重机或起重机设置。后面将利用高架桥式起重机作为一个实例来描述不同的实例和实施例，而不是将所述实施例限制到这样的起重机。其他实例包括标准和重型起重机，比如龙门起重机、塔式起重机、旋臂起重机、船到岸(STS)集装箱起重机、离岸起重机、具有几个起重器械的起重机(其吊运车具有几个吊钩以及/或者具有多于一个吊运车的起重机)等等。

图1A、1B和1C示出了电气高架起重机的一个简化实例，其中仅仅示出了起重机的一些元件和功能实体。图1A、1B和1C中所示出的连接是逻辑连接；实际的物理连接可能有所不同。本领域技术人员将认识到，所述起重机还包括其他元件和功能实体。但是其对于实际的发明是无关的，并且在这里不需要更加详细地讨论。更具体来说，除了现有技术的装置之外，所述起重机还包括用于实施利用一个实施例描述的控制功能的装置，并且其可以包括对应于每一项单独的功能的单独的装置，或者所述装置可以被配置成施行两项或更多项功能并且甚至组合不同实施例的功能。换句话说，所述起重机被配置成施行后面利用一个实施例描述的一项或更多项控制功能，并且其可以被配置成施行来自不同实施例的功能。

参照图1A和1B，起重机100包括可以沿着桥架130移动的吊运车120。在图1A所示出的实例中，吊运车120包括控制器101和计算单元102，所述控制器101用于控制吊运车的移动以及桥架沿着轨道的移动(图1A-1D中未示出)，所述计算单元用于处理绳索角度反馈信息并且用于向控制器101发送处理输出。应当认识到，计算单元102还可以被用于其他目的，并且计算单元102可以接收来自控制器101的输入。在图1B所示出的实例中，所述控制器和计算单元被集成到一个单元103中。应当认识到，可以用用于吊运车和用于桥架的单独的控制器和/或单独的计算单元，并且所述控制器和控制单元可以被集成到一个单元中，并且所述控制器和/或计算单元可以位于别处，比如位于桥架中的电气柜(electrical cubicle)中；甚至用于吊运车的单独控制器可以位于桥架中，并且反之亦然。后面将详细描述所述计算单元和控制器的功能。

起重绳索140在吊运车的绳索锚定(附着)点中被锚定到吊运车上。所述起重绳索可以是在各种标准中被定义为起重介质的可以被利用来提升负载的任何种类的装置。其实例包括钢丝绳、条带、链条、线缆、具有通过橡胶基质捆绑或结合在一起的平行钢丝的扁平状皮带。这里所使用的术语“绳索”涵盖所有起重介质。绳索140在其自由端包括吊钩141或相应的抓持装置，其可以携带负载142。在图1A中通过黑点141示出了所述吊钩并且没有示出负载，而在图1B中还示出了负载142。

所述起重机还包括角度传感器150，其在图1A所示出的实例中被直接安装在绳索的锚定点上，所述锚定点是绳索末端处于由一个或更多楔锚导致的压力下的一点，并且所述角度传感器自动将其自身与绳索倾斜对准。应当认识到，所述角度传感器可以被安装在当绳索角度改变时相应地倾斜的任一点处。其他实例包括如图1B中所示出的那样直接安装在绳索上，优选地安装在锚定到吊运车的绳索末端处，安装在锚定点附近，或者安装到绳索的固定装置(比如绳索卷筒的支持件)上，或者安装在绳索末端附近的没有被卷上到卷筒的一点，或者在所述绳索不是固定绳索的情况下(也就是说绳索可以在其固定端处卷动)被安装到围绕绳索的套筒状结构上，在这种情况下，所述套筒状结构跟随绳索相对于吊运车方向和/或桥架方向的移动并且被固定到起重机的一个固定部件(比如所述吊运车或桥架)上。利用所述套筒状结构所提供的优点在于，在决定要把角度传感器放置在何处时不需要把绳索的移动纳入考虑；在绳索穿过所述套筒状结构被卷上到卷筒或者从卷筒卷下的同时，所述套筒状结构和角度传感器保持其位置。角度传感器150测量绳索角度θ(在该例中即绳索与垂直线的偏离角度)，并且向计算单元102发送绳索角度反馈信息以进行处理。可以看到，所述绳索角度反馈信息是朝向吊钩测量的。

图1C中所示出的设置与图1A和1B中的设置的不同之处在于，除了角度传感器150、绳索140、吊钩141、卷筒104、可沿着桥架移动的吊运车120以及控制器和计算单元(在图1C中由一个单元103描绘)之外，起重机100还包括安装在吊运车的一侧的角度失真传感器160以便从吊运车测量角度失真。角度失真传感器160测量在把加速度计和倾斜仪用作角度传感器时由于吊运车和/或桥架的速度改变(加速/减速)而引发的影响到角度测量的误差。角度失真传感器160优选地是与角度传感器150类似的传感器，即加速度计或倾斜仪。虽然在下文中假设角度失真传感器160被安装在吊运车上，但是应当认识到，角度失真传感器160也可以被安装在桥架上。

取决于角度测量的实现方式和/或使用角度测量的目的，所述角度传感器被配置成提供仅关于吊运车方向的绳索角度θ信息、仅关于桥架方向的绳索角度θ信息或者同时关于吊运车方向和桥架方向的绳索角度θ信息。

应当认识到，图1A中所示出的角度是一个简化实例，并且所测量的实际角度例如取决于绳索绕缠法和/或间接地取决于吊钩所处的高度。因此，绳索角度θ信息表明绳索角度与负载处于吊运车和/或桥架正下方的角度(该角度在下文中被称作目标角度)的差异如何。当负载的重心处于起重机的起重点正下方时，负载处于吊运车和/或桥架的正下方。起重点例如取决于绳索绕缠法，并且其通常不是一个固定点。正如本领域技术人员所知，起重点可以是吊运车和/或桥架的中点，但是其也可以是某一其他点。在其中使用两个或更多吊运车来提升负载的实施例中，比如在图8中所示出的一个实施例中，当绳索角度在吊运车的移动方向上等于目标角度时，负载被解释为处于吊运车正下方。

后面利用倾斜仪作为角度传感器来描述不同的示例性实施例。通过所述特征提供的一个优点在于，在各种类型的起重机中把倾斜仪安装在固定端的做法较为容易且简单，所述倾斜仪本身提供可靠且经济的传感器。此外，倾斜仪对于环境和环境中的改变不敏感。举例来说，摄影机对于环境中的改变较为敏感，比如雨、雪、湿度、雾、照明条件等等。此外，通过使用能够区分所述两个方向(桥架和吊运车)的倾斜仪所提供的优点在于，利用单一传感器获得了所述信息；不需要对于每一个方向都具有一个传感器。但是应当认识到，可以使用例如加速度计和/或陀螺仪之类的其他传感器来确定所述角度。

可以通过铰链或关节接合的连杆(枢轴连杆)151来提供另一个角度传感器，在图1D中示出了一个实例。将所述连杆分成两个部分的关节51的外壳59被安装在吊运车上，并且通过引导装置56附着到绳索140上。一对引导装置56可以提供围绕绳索140的套筒状结构的效果。这种结构提供的好处在于，绳索140可以穿过套筒状结构延伸，并且所述结构可以被安装在绳索卷筒下方。所述关节优选地是球形的，从而其在x和y方向上都可弯曲。连杆151的方向朝下，并且例如被安装成使得连杆53的上端倚靠在力传感器上。力传感器57、58检测上端53(或者更精确地说是上端53处的指示器54)的x-y移动，从而提供用于确定绳索角度的手段。应当认识到，作为针对力传感器的替代或补充，可以使用检测连杆上端的移动的其他类型的传感器。这样的传感器的一个实例是位移传感器。这样的传感器的另一个实例是包括电气/光学设置的传感器，所述电气/光学设置例如具有指示器54中的激光器。在所述设置中，将光线向上引导在一个表面上，对所述表面进行扫描以便读取x和y坐标，并且基于所述坐标计算绳索角度。被扫描的表面可以是例如是平面或半球表面。所述设置优选地由外壳覆盖以保护其免受灰尘和其他光源的影响。所述外壳本身可以例如在测量设置之上提供将被扫描的表面。关节51所处的点将连杆分成上端53和下端55，从而产生一定机械强化比。可以通过关于上端53和下端的长度关系选择关节51所处的点来选择所述机械强化比。换句话说，可以通过在连杆中略微向下定位所述铰链/关节/枢轴点来强化对于连杆的移动检测。所述点的位置可以自由选择，并且“略微”的实际数量取决于移动检测传感器的类型。如果连杆的长度是大约300到500mm，则所述点例如可以被定位成使得1/4的长度在其上方，并且其余的3/4在其下方。应当认识到，上端53的长度可以是零，也就是说连杆151的整个长度可以是下端55的长度加上关节的直径。

在所示出的实例中，假设所述计算单元和/或控制器通过其自身或者与利用一个实施例描述的一个或更多附加单元一起实行起重机的控制功能。举例来说，起重机通常包括不同的接口，比如显示器、接收器和发送器。每一个所述单元可以是一个单独的单元，或者被集成到另一个单元中，或者各个单元可以被集成在一起。

所述计算单元和/或控制器或者相应的设备/电路/套件/设置可以通过多种技术来实施。举例来说，所述计算单元和/或控制器可以通过硬件(一个或更多设备/电路/套件)、固件(一个或更多设备/电路/套件)、软件(一个或更多模块)或其组合来实施。对于固件或软件，可以通过施行这里所描述的功能的单元/模块(例如规程、函数等等)来实施。

所述计算单元和/或控制器可以被配置成计算机或处理器，比如单芯片计算机元件，或者被配置成芯片组，或者被配置成至少包括用于提供被用于算术运算的存储区域的存储器和用于执行算术运算的运算处理器的微控制器，或者可编程逻辑控制器或频率转换器。所述计算单元和/或控制器可以包括一个或更多计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)以及/或者被编程来实施一个或更多实施例的一项或更多项功能的其他硬件组件。一个实施例提供了一种具体实现在任何客户端可读分发/数据存储介质或(多个)存储器单元或(多个)制造产品上的计算机程序，其包括可由一个或更多处理器/计算机执行的程序指令，当被加载到装置(设备)中时，所述指令构成所述计算单元和/或控制器。也被称作程序产品的程序包括可以被存储在任何介质中并且可以被下载到装置中的软件例程、构成“程序库”的程序代码片段、小应用程序以及宏。所述数据存储介质或存储器单元可以被实施在微控制器/处理器/计算机的内部或者处理器/计算机的外部，在后一种情况下其可以通过本领域内已知的多种措施可通信地耦合到所述微控制器/处理器/计算机。

所述存储器可以是易失性和/或非易失性存储器，比如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑、双浮动栅极场效应晶体管等等，并且其通常存储内容、数据等等，并且所述存储器还可以存储其他信息，正如后面将解释的那样。此外，所述存储器可以存储例如软件应用(其例如是用于编辑单元或数据公布单元)或操作系统之类的计算机程序代码、信息、数据、内容等等，以供处理器施行与根据各个实施例的访问点节点和/或用户装备的操作相关联的各个步骤。所述存储器例如可以是随机存取存储器、硬盘驱动器、另一个固定数据存储器或存储装置或者其任意组合。此外，所述存储器或者其一部分可以是可拆卸地连接到访问点节点和/或用户装备的可移除存储器。

一个实施例提供了一种可翻新的配套工具，也就是说除了在制造起重机时被安装在起重机上的设置或装备之外，所述配套工具可以是修复配套工具。例如可以在起重机的维护或重新组装期间安装所述修复配套工具，以便将起重机升级成包括改进其特性的一定智能。特别当在维护期间进行/施行升级时，由于所述升级而导致的起重机的停工时间较短。所述配套工具包括将要应用于起重机上的适当位置处的角度传感器，所述位置允许向下的方向上的角度测量，正如前面所描述的那样。所述配套工具还包括例如采取预先编程的频率转换器的形式的计算单元和控制器，处于计算单元之间的用来从角度传感器接收角度测量的输入接口，以及用以向起重机(或者更精确地说是向起重机机制)发送指令(即控制信息)的输出接口。术语“起重机机制”在这里涵盖向其发送控制信息以便控制起重机的任何单元/模块/套件。这样的单元/模块/套件的实例包括运动控制系统、电动机、驱动设置(比如电动机、传动装置和卷筒的组合)以及频率转换器，其通过总线或者通过数字输入/输出接口或者通过模拟输入/输出接口接收控制信息。可以根据起重机类型和/或所预见的环境(炎热、湿度、室内、室外)以及/或者在对起重机进行升级时所述起重机将被或者正被置于其中的国家的法规/标准对所述配套工具进行定制。当所述配套工具被用于升级起重机时，可以优化连接器类型，并且/或者可以将所述配套工具提供为即插即用型配套工具，从而缩短停工时间。

后面将借助于包括集成的计算单元和控制器的控制模块来详细描述所述计算单元和控制器的功能。应当认识到，所述控制模块还可以接收除了后面所描述的输入之外的其他输入，这取决于控制目的及其要求。但是其他输入对于所公开的实施例是无关的，因此在这里不做详细描述。

图2A、2B、2C、2D和2E是示出不同电路耦合的根据各个实施例的设备/电路/套件的方块图。可以看到，其中每一幅图提供了通过反馈环路而产生的闭环。所述反馈环路总是包括绳索角度反馈信息，并且在一些实施例中还包括速度反馈信息或者相应的信息。从而获得了经济、易于安装并且鲁棒的闭环。

此外还应当认识到，特别在其中对于桥架以及对于吊运车单独接收到角度信号的实现方式中，可以有用于桥架和用于吊运车的单独的控制模块。

在所示出的实施例中，假设起重机包括提供采取角度信号的形式的角度反馈信息的倾斜仪，用于提供控制信息的控制模块，以及起重机机制。在这里，除了例如电动机和制动装置之类的传统机械单元之外，所述起重机机制还涵盖对于根据控制信息移动吊运车和/或桥架所需的其他单元，比如电动机驱动器。

图2A是示出了控制模块的一个实例的模型的方块图。

所述模型示出了一个实例，其中起重机控制直接利用所测量的并且经过校正的绳索角度信息。在所示出的实例中，所述起重机控制包括倾斜控制器，其被配置成检测所测量的绳索角度是否与目标绳索角度相同并且提供相应的控制指令，本例中的控制指令不包括由所述控制单元生成的移动指令。应当认识到，相应的设置还可以被使用于其他目的。

参照图2A，通过接口(图2A中未示出)在控制模块203-a中从倾斜仪接收所测量的绳索角度信号θ，并且将其输入到低通滤波器21。低通滤波器21抑制所测量的绳索角度信号中的高频噪声，并且输出经过滤波的信号θ_lpf。为了补偿起重机加速对所测量的绳索角度造成的误差，将经过滤波的信号θ_lpf输入到加速度补偿单元，其包括增益29和减法器28，并且在图2A中由虚线围绕。减法器28从所述经过滤波的信号中减去在增益29中将补偿增益c乘以吊运车或桥架的加速度“a”的结果。可以通过任何适当的措施获得加速度“a”的参数值，例如从附加的加速度传感器直接获得，或者通过从先前的控制信息确定数值“a”，或者可以从事先提供的速度指令确定，或者可以作为从所测量的速度计算时间导数的微分器的输出而获得。通过实验方式确定补偿增益c，正如后面将利用图3的描述所描述的那样。随后把如此获得的经过校正的角度数值θ_cor输入到倾斜控制器(i.c.)26-a。倾斜控制器26-a连接到用户接口(UI)34以便为用户接口提供处理后的经过滤波的信号T’，并且利用对用户发出警告和/或向用户提供控制指令。用户接口与倾斜控制器之间的连接可以是有线连接或无线连接。

应当认识到，取决于具体应用的实现方式，倾斜控制器还可以接收其他所测量的信息以作为输入。

图2B是示出了控制模块203-b的另一个实例的模型的方块图。所述模型包含利用前面所描述的原理的加速度补偿单元，并且其与图2A的模型的不同之处在于，其对绳索角度反馈信息进行处理以便提供对应于起重机移动指令的信息。

参照图2B，通过接口(图2B中未示出)在控制模块203-b中从倾斜仪接收所测量的绳索角度信号θ，并且将其输入到低通滤波器21。低通滤波器21抑制所测量的绳索角度信号中的高频噪声，并且输出经过滤波的信号θ_lpf。随后将该经过滤波的信号输入到由增益29和减法器28形成的加速度补偿单元。在所示出的实例中，通过微分器30使用起重机的速度来获得加速度数值“a”。如此获得的经过校正的角度信息θ_cor被输入到死区(dead zone)单元22以进行修改，以便避免由于可能仍然存在于角度反馈中的低频噪声和偏移误差而导致的预期之外的移动。死区单元22输出经过修改的角度信号θ_mod，随后将其乘以增益b 23从而获得对应于起重机的第一参考速度v_ref1。增益b的数值取决于所讨论的起重机的类型，并且优选地其数值被设定成使得吊运车和/或桥架达到适当的速度。取决于开关24的设定，基于角度反馈的第一参考速度v_ref1或者正常参考速度v_ref0被输入到起重机的速率限制器25以作为参考速度v_ref。在所示出的实例中，开关24被设定成将第一参考速度输入到速率限制器。正常参考速度v_ref0由操作员的命令形成并且通过接口(图2B中未示出)接收器操作员的控制单元，比如操纵杆、装备有控制按钮的装置、无线电装置、控制板或者触摸屏。速率限制器25随后向移动控制器26-b提供受限制速度v_lim，移动控制器26-b随后向通过虚线示出的起重机机制(c.m.)27提供例如扭矩之类的移动指令信号T。

图2C是示出了控制模块203-c的另一个实例的模型的方块图。其是图2A中的控制模块与图2B中的控制模块的组合，因此在这里不做详细解释，并且其与图2B的模型的不同之处在于，移动控制器26-c接收受限制速度v_lim和经过校正的所测量绳索角度θ_cor信息以作为输入。控制器26-c被配置成实施后面所描述的一项或更多项控制特征。换句话说，控制器26-c包括移动控制器和/或倾斜控制器。此外，控制器26-c通过相应的固定或无线连接而连接到一个或更多用户接口(UI)34。控制器26-c随后向起重机机制(c.m.)27提供例如扭矩之类的移动指令信号T。

虽然在图2B和2C的实例中经过校正的信号θ_cor由死区单元修改，但是可以替代死区单元使用其他修改方法和功能。一种替换方案是使用阶梯函数。阶梯函数特别适合于不具有无阶梯速度变化的桥架和/或吊运车。

图2D是示出了控制模块的另一个实例的模型的方块图。所述控制模块是通过前馈和反馈环路产生的闭环模块，也就是说在绳索角度信息中接收到的考虑到其他变量(比如由操作员给出的参考速度)以及未在本例中示出的其他信息(比如所测量的起重机速度)的反馈。所示出的实例也可以被使用在开环类型的电压/频率控制的控制模块中，比如使用在电动机驱动器中。

参照图2D，通过接口(图2D中未示出)在控制模块203-d中从倾斜仪接收所测量的绳索角度信号θ，并且将其输入到低通滤波器21。低通滤波器21抑制所测量的绳索角度信号中的高频噪声，并且输出经过滤波的信号θ_lpf。为了补偿由于起重机加速而导致的所测量的角度中的误差，将经过滤波的信号θ_lpf输入到加速度补偿单元，其在所示出的实例中包括增益29和减法器28，其中减法器28从所述经过滤波的信号中减去在增益29中将补偿增益c乘以吊运车或桥架的加速度“a”的结果。在本例中，加速度“a”是接收参考速度信息以作为输入的微分器30的输出。随后把如此获得的经过校正的角度信息θ_cor输入到摇摆观测器31。所述摇摆观测器接收加速度“a”以作为另一项输入，并且输出估计摇摆角度θ_est。所述估计摇摆角度是具有增益b的P控制器32的输入。前面利用图2B描述了增益b。P控制器输出v_ref,cor(参考速度校正算子)受到速率限制器33的速率限制，并且随后在减法器28’中被从受到速率限制(由速率限制器33’限制)的原始参考速度v_ref0中减去。如此获得的参考速度v_ref被输入到速度控制26-d，其向起重机机制(c.m.)27提供例如扭矩之类的移动指令信号T以作为输出。

在图2D的实例中，速度控制26-d能够直接基于速度参考v_ref产生输出信号，并且所述速度参考v_ref是馈送到所述速度控制(比如频率转换器)的模拟输入接口或者经由现场总线从计算单元(比如可编程逻辑控制器PLC)传送到所述速度控制的总线输入接口的模拟信号。或者，所述控制模块可以位于频率驱动器中，在这种情况下，传感器数值经由所述驱动器的模拟和/或数字接口被提供到该驱动器。

摇摆观测器31从所测量的摇摆角度中去除偏移量，并且由下面的公式(1)和(2)定义：

$\frac{{\mathrm{d\ω}}_{est}}{dt}=\frac{1}{H_{est}}(a-{\mathrm{g\θ}}_{est})+k_1({\mathrm{\θ}}_{cor}-{\mathrm{\θ}}_{est})---\left(1\right)$

$\frac{{\mathrm{d\θ}}_{est}}{dt}={\mathrm{\ω}}_{est}+k_2({\mathrm{\θ}}_{cor}-{\mathrm{\θ}}_{est})---\left(2\right)$

其中

ω_est是估计摇摆角速度；

H_est是估计绳索长度；

a是加速度数值；

g是重力加速度；

k₁和k₂是观测器增益；

θ_est是估计摇摆角度；并且

θ_cor是经过校正的角度信息。

H_est可以是处于最小和最大提升高度范围内的任何合理的数值，其中包括恒定数值，甚至当实际绳索长度有所变化时也是如此。绳索长度可以作为系统参数给出。对应于H_est的一个合理的数值例如是在利用所讨论的起重机移动负载时通常所使用的绳索长度。取代恒定数值，可以将所测量或估计的绳索长度用作H_est。可以通过任何测量方法并且通过几种措施来测量绳索长度。一个实例包括安装在起重电动机上的一个或更多编码器。另一个实例包括安装在卷筒上的旋转轴处或者滑轮中的加速度计。能够借以估计绳索长度的其他实例是基于测量吊钩关于起重机的垂直位置，例如通过超声传感器(吊钩上的发送器和吊运车上的接收器)，通过激光器(吊运车与吊钩之间的距离)，通过使用基于射频的距离测量(优选地通过超宽带UWB技术并且利用吊钩中的发送器和吊运车中的接收器)，或者通过安装在吊运车上朝向吊钩向下看的普通或立体或行程时间摄影机。另一个实例是借助于一对感应式传感器或者一台摄影机检测向上卷筒沟槽中的分离点/馈送点。另一个选项是利用特定提升高度处的校准点从驱动控制脉冲获得高度。还可以通过对提升速度进行积分来估计高度。图17A和17B公开了用以借助于测量卷筒上的绳索引导装置位置的拉绳传感器来获得关于高度的相当准确的估计的一种简单系统。

公式(1)被用于通过对公式(1)进行积分来计算估计摇摆角速度ω_est。随后公式(2)被用于通过对公式(2)进行积分来计算估计摇摆角度θ_est。

应当认识到，虽然所述摇摆观测器在前面被描述为连续观测器，但是在一种实际的实现方式中，可以将摇摆观测器离散化。可以使用任何适当的离散化方法。

举例来说，对于图2D可以使用以下数值：如果起重机桥架的底部处于离地面12米处，并且吊钩在移动负载时通常处于离地面2米的高度处，则对应于估计绳索长度的合理数值可以是10米，摇摆控制增益可以是8m/s，观测器增益k₁可以是0，并且观测器增益k₂可以是2s^-1。

图2E是示出了控制模块的另一个实施例的模型的方块图。所述控制模块是通过前馈和反馈环路产生的闭环模块，也就是说在绳索角度信息中接收到的考虑到其他变量(比如由操作员给出的参考速度)以及接收自测量吊运车和/或桥架速度改变对角度传感器的影响的角度失真传感器的信息的反馈。还可以考虑到未在本例中示出的其他信息。所示出的实例也可以被使用在开环类型的电压/频率控制的控制模块中，比如使用在电动机驱动器中。

参照图2E，通过接口(图2E中未示出)在控制模块203-e中从角度传感器接收所测量的绳索角度信号θ，并且将其输入到低通滤波器21，所述低通滤波器21优选地是二阶低通滤波器。低通滤波器21抑制所测量的绳索角度信号中的高频噪声，并且输出经过滤波的信号θ_lpf。为了补偿由于起重机加速而导致的所测量的角度中的误差，将经过滤波的信号θ_lpf输入到加速度补偿单元，其在所示出的实例中包括减法器28，所述减法器28从所述经过滤波的信号中减去从安装在吊运车上(并且不测量绳索角度)的角度失真传感器获得的角度失真信息θ_a。随后把如此获得的经过校正的角度信息θ_cor输入到摇摆观测器31。所述摇摆观测器接收加速度“a”以作为另一项输入，其中加速度“a”在所述设置中是在增益29’中将补偿增益c^-1乘以来自吊运车的角度失真信息θ_a的结果。如前所述，摇摆观测器输出利用公式(1)和(2)计算的估计摇摆角度θ_est。所述估计摇摆角度是命令处理单元(c-proc.单元)35的输入。在所示出的实例中，针对命令处理单元35的其他输入是来自用户的控制命令v_ref0以及经过校正的角度信息θ_cor。命令处理单元35使用来自用户的控制命令以及所述估计摇摆角度θ_est或者经过校正的角度信息θ_cor，正如后面将利用图4、图5和图14的描述所描述的那样。从所述命令处理单元输出的经过修改的控制命令m-cc被输入到速度控制26-e，其向起重机机制(c.m.)27提供例如扭矩之类的移动指令信号T以作为输出。

在图2E的实例中，速度控制26-e的控制接口是数字的，并且所述速度控制以特定数字格式接收所述经过修改的控制命令m-cc。这种做法的好处是在许多现有的起重机中，来自用户(来自控制板、无线电装置或操纵杆控制)的控制命令经由这样的数字接口被馈送到频率驱动器中。通过这种方式将起重机升级成包括图2E中所示出的控制模块以便为现有起重机提供新的控制功能是比较经济的做法，这是由于所述速度控制(频率转换器)不需要被替换，因为新的命令处理单元可以通过所述数字接口与现有驱动器进行通信。此外，不需要替换接收用户命令的单元与频率驱动器之间的现有线缆连接，而只是在其间添加所述命令处理单元以便为所述系统添加智能。

其中一种广为使用的数字控制方法是电子电位计(EP)控制。在EP控制中，利用三条数字线来控制每一个起重机移动方向，所述数字线都具有三个状态。这些状态还对应于操作员的控制器中的两步下压按钮。第一状态是“停止”(按钮被释放)。这一状态激活移动的减速，直到移动完全停止为止。在“加速”状态下(按钮完全被按下)，加速被激活，直到达到最大速度为止。在“缓慢”状态下(按钮被按下一半)，移动被加速或减速，直到达到预设慢速为止。被用于数字控制的三条线是S1(方向1)、S2(方向2)和AC(加速)。方向1和2是相反的，从而例如吊运车可以在方向1或2上(沿着桥架前向或后向)移动。下面是关于一些功能的描述，并且将会使用以下标记：

S1＝1：方向1被选择

S1＝0：方向1被解除选择

S1＝s1：方向1选择被保持在先前模式下

S2＝1：方向2被选择

S2＝0：方向2被解除选择

S2＝s2：方向2选择被保持在先前模式下

AC＝1：激活加速状态

AC＝0：激活停止状态

AC＝ac：激活缓慢状态

举例来说，控制信号(S1＝1,S2＝0,AC＝1)意味着朝向方向1的移动将被加速。另一个控制信号(S1＝s1,S2＝s2,AC＝ac)意味着移动方向不变，并且当前方向被设定到缓慢状态(设定到慢速)。

在另一个实例中，基于图2E的实例，经过校正的角度信息不被输入到命令处理单元35。在另一个实例中，基于图2E的实例，摇摆观测器31和增益29’被省略，不计算估计摇摆角度θ_est并且也不会将其输入到命令处理单元35。

应当认识到，取代接收角度失真信息，可以根据前面关于图2A到2D所描述的任一种方式获得加速度数值。

图3示出了通过实验设置获得的结果，并且示出了起重机速度的改变如何影响所测量角度的正确性。在所述实验设置中，倾斜仪被牢固地附着到吊运车上，从而实际角度不会改变。吊运车以0.4m/s²的加速度被前向加速，在恒定速度下被前向驱动，反向，在恒定速度下被后向驱动，并且最后被减速到静止。尽管实际角度保持不变，但是所测量的角度数值发生了改变。图3中的曲线示出了角度误差，即角度失真。可以看到，所述角度误差的绝对值在加速、反向和减速期间是近似0.04弧度。因此，所述加速度补偿单元可以被用于校正由于任何速度改变而导致的角度误差。通过所述实验设置获得的角度误差可以被用来确定对应于相应地使用的传感器的加速度补偿增益c。在所示出的实例中，加速度补偿增益c被选择成0.1s²/m((0.04rad)/(0.4m/s²)＝0.1s²/m)。

下面将描述利用如前所述地获得的反馈信息的不同类型的控制模块(或者更具体来说是不同类型的控制特征)的功能。基于利用图2B或图2C公开的控制模块的那些功能将通过图4、5到8来描述，基于利用图2A公开的控制模块的那些功能将通过图9和11来描述，基于利用图2C公开的控制模块的那些功能将通过图9到11来描述，并且基于利用图2D或图2E公开的控制模块的那些功能将通过图12到14来描述。但是应当认识到，每一项特征都可以使用利用图2D和2E公开的结构。图16是基于利用图2A到2E描述的一个或更多控制模块。

在下面描述的一些功能中，可能需要关于绳索长度的信息。但是如前所述，关于绳索长度的估计就足够了；甚至可以使用关于绳索长度的粗略估计。

手动跟随机构

手动跟随机构可以被称作“随着吊钩移动而移动起重机”或者“与起重机一起行走”。其允许通过用手拖动吊钩(从而拖动起重机)来驱动起重机。举例来说，当吊钩为空时，与通过操作员控制装置(比如传统的操纵杆或下压按钮控制)进行定位相比，其手动定位将更快并且更加准确。此外，当吊钩持有负载时，会出现其中手动定位比通过操作员控制装置定位更加用户友好的情况，并且会减少起重机事故，特别是当操作员一只手持有负载并且用另一只手操作控制装置时所发生的那些事故。操作员常常处在吊钩旁边，并且可以通过简单地“拖曳”或推动吊钩或负载来操纵桥架和/或吊运车，从而完全专注在负载上而不用看向显示起重机控制的坐标的显示器。特别在所述显示器位于桥架中的情况下，操作员可能要看向负载或显示器，从而增大发生事故的风险。

图4示出了对应于“手动跟随机构”的起重机中的控制模块的示例性功能。基本上当操作员按下某一按钮或者向操纵杆给出“手动跟随机构”命令时，前面在图2B和2C中示出的开关24被设定为只要所述按钮被按下(或者在一种替换实现方式中只要所述按钮被再次按下)就把第一参考速度用作根据其来移动起重机的参考速度，或者借助于所述按钮或操纵杆给出相应的“非手动跟随机构”命令，随后所述开关被设定为使用正常参考速度。此外，在一种实现方式中，在所述按钮已被释放/再次按下之后，或者在给出“非手动跟随机构”命令之后，所述“手动跟随机构”可以对于一段预定时间(比如5秒)是活跃的。此外还有可能的情况是，除非其被提前停用，否则所述“手动跟随机构”在自从其被激活的时间起经过了一段预定时间之后自动将其自身停用。

参照图4，所述控制模块在步骤401中监测是否由操作员激活“手动跟随机构”。如果检测到激活，则在步骤402中将所述开关设定成使得将第一参考速度vref1或者以之为基础的某一速度馈送到控制单元，并且在步骤403中根据吊钩移动来移动起重机。换句话说，借助于提供角度反馈信息的倾斜仪，操作员可以拖曳或推动吊钩或吊钩中的负载，并且起重机相应地移动。如果操作员没有移动吊钩(或负载)，则起重机也不移动。此外，在步骤404中监测是否由操作员停用“手动跟随机构”。如果没有的话，则所述处理在步骤403中继续，其中根据吊钩移动来移动起重机。

如果在步骤404中停用“手动跟随机构”，则在步骤405中将所述开关设定成使得将正常参考速度v_ref0或者以之为基础的某一速度馈送到控制单元，并且在步骤406中根据接收自操作员控制装置的指令来移动起重机。

如果在步骤401中没有由操作员激活“手动跟随机构”，则在步骤406中根据接收自操作员控制装置的指令来移动起重机(这是因为正常参考速度或者以之为基础的某一速度被馈送到控制单元)。

应当认识到，取决于实现方式，可以对于吊运车方向或者对于桥架方向禁用移动，或者在全部两个方向上允许移动。

在另一个实例中，所述“手动跟随机构”功能使用图2E中所示出的控制模块。与前面描述的实例的基本差异在于，所述命令处理单元计算经过修改的控制命令而不是速度参考。因此，取代在步骤402中设定所述开关，命令处理单元开始使用经过校正的角度信息来形成经过修改的控制命令。下表示出了如何形成所述经过修改的控制命令所包括的数值S1、S2和AC。通过实验的方式确定极限数值θ_W1和θ_W2。当S1＝0并且S2＝0时，起重机正在停止。

所输入的角度信息	经过修改的控制命令
		θcor<-θW2	S1＝0；S2＝1；AC＝1
-θW2≤θcor<-θW1	S1＝0；S2＝1；AC＝ac
		-θW1≤θcor<θW1	S1＝0；S2＝0；AC＝0
θW1≤θcor<θW2	S1＝1；S2＝0；AC＝ac
		θcor≥θW2	S1＝1；S2＝0；AC＝1

如果“手动跟随机构”被停用，则取代在步骤405中设定所述开关，所述命令处理单元例如按照后面通过图14的描述所描述的方式开始使用估计摇摆角度信息来形成经过修改的控制命令，或者简单地把接收自操作员的控制器的速度参考v_ref0前送到第二控制26-e，这取决于操作员的设定。

从前面的描述可以明显看到，所述“手动跟随机构”控制特征提供了一种用以控制起重机的易于使用且用户友好的方式，其中起重机跟随操作员而不管操作员的行走方向如何，并且其随着操作员行走的跟随方式类似于回转滑雪(slalom-like)。这是通过按下一个按钮而获得的，其激活所述特征。此外，所述“手动跟随机构”控制特征还提供了准确、快速且容易的末端定位，从而与仅允许通过操作员的控制装置来控制移动的传统控制方法相比提高了效率。另一个优点在于避免了错误的控制信息，比如操作员混淆了方向或者不小心按下错误的按钮。

侧向拖拉消除机构

侧向拖拉消除机构是在提升负载之前基本上在负载上方对准吊运车和/或桥架的控制特征，也就是说移动吊运车和/或桥架从而使得吊钩将在负载的重心上方对准。所述控制特征利用了以下事实：当绳索角度信息θ表明与目标角度的非零差异时，控制模块(比如在图2B或图2E中示出的控制模块)将提供朝向最小化绳索角度与目标角度之间的差异的方向的移动，直到绳索角度与目标角度相同为止。如前所述，目标角度是使得负载基本上处于吊运车和/或桥架下方的角度。

在后面提到“绳索足够垂直”时意味着绳索角度与目标角度的偏离不超过一个较小数值，例如不超过0.05°。这一数值在实践中取决于角度传感器分辨率和精度，并且取决于所述功能所需的性能。

在某些情况下，取决于传感器的确切安装、绳索绕缠法和最大提升高度，目标角度可能取决于绳索长度。在这种情况下，在试运行起重机或起重机升级时可以测量目标角度，这例如是通过在没有任何摇摆的情况下在垂直方向上把吊钩从最大绳索长度提升到最小绳索长度而实现的，并且可以存储所述角度和绳索长度测量或估计。这样的测量提供了对应于在施行任何所描述的功能时所使用的绳索长度的正确目标角度。

图5示出了根据一个实施例的基于图2B中示出的控制模块的示例性功能，其提供三种不同的侧向拖拉消除特征，即基本侧向拖拉消除(图6中示出的实例)，自动起重机定向与侧向拖拉消除的组合(图7中示出的实例)，以及对于吊运车的串联(tandem)侧向拖拉消除(图8中示出的具有两个吊运车的实例)。应当认识到，在其他实施例中，仅仅实施所述三种不同的消除特征当中的一种或两种，并且于是省略仅适用于未被实施的特征的各个步骤。由操作员人工在负载上方准确地对准起重机比较耗时，并且有时当操作员坐在起重机驾驶舱中时，甚至无法看到负载是否准确地处于起重机下方，特别在串联使用情况下尤其是如此。侧向拖拉消除机构自动施行所述对准。

参照图5，控制模块在步骤500中监测侧向拖拉消除机构是否被激活。取决于实现方式，侧向拖拉消除机构可以由操作员激活，优选地恰好在提升负载之前激活，并且/或者其可以由控制模块在没有操作员输入的情况下激活。控制模块可以响应于感测到一条或多条绳索的紧绷度超出预定阈值在没有操作员输入的情况下激活侧向拖拉消除机构。可以借助于一个或更多力传感器、测压元件(load cell)传感器或应变计来感测绳索的紧绷度，或者监测起重电动机电流并且检测起重电动机电流中的快速增大，正如本领域技术人员所熟知的那样。还可以通过经由接口接收负载重量测量来检测绳索的紧绷度。如果无法经由接口从起重机获得负载重量信息，则前面提到的传感器(特别是测压元件传感器)可以被很容易地安装在现有的起重机上，以便检测绳索的紧绷度。这种类型的自动激活的一个优点在于其防止了起重机的误用，比如使用桥架或龙门架来拖曳某物(比如损坏的叉车)，从而可能产生超出起重机结构的“应力能力”的应力。另一个优点在于，如果没有检测到负载则不会阻碍提升，从而确保了起重机在所有情况下的良好可用性，即使在绳索例如由于吊钩在提升之前平放在桌子上而没有对准的情况下也是如此。

当在步骤500中激活侧向拖拉消除机构时，在步骤501中将所述开关设定成使得把第一参考速度v_ref1或者以之为基础的某一速度馈送到控制单元。随后在步骤502中检查是否选择了自动起重机定向。举例来说，操作员可能已经按下了对应于自动起重机定向的按钮。

如果选择了自动起重机定向(步骤502)，则在步骤503中检查绳索角度是否与目标角度相同或几乎相同(参见后文)。如果吊运车和桥架已经处于负载正上方，则可以安全地提升负载。因此侧向拖拉消除机构被停用，并且在步骤510中将所述开关设定成使得把正常参考速度v_ref0或者以之为基础的某一速度馈送到控制单元，并且在步骤511中根据接收自操作员控制装置的指令来移动起重机(这是因为正常参考速度被馈送到控制模块)。

如果绳索角度并非与目标角度相同或几乎相同(步骤503)，则在步骤504中停用提升。随后在步骤505中检查是否针对串联使用激活了所述消除机构。如果其对于串联使用被激活，则在所示出的实例中，在步骤506中禁用对应于桥架方向的侧向拖拉消除。这方面考虑到以下事实：负载可以具有在桥架方向上不同地对准的各个提升点，因此可能无法正确地对准桥架。应当认识到，桥架方向上的侧向拖拉仍然可以被检测到，并且可以向操作员提供警报(例如光或声音)，并且/或者如果确定桥架方向上的侧向拖拉超出对应于该方向的安全性极限，则可以防止提升。但是并没有通过图5示出这一点。如果没有针对串联使用激活侧向拖拉消除机构，则跳过步骤506。随后在全部两种情况下，在步骤507中，在没有操作员干预的情况下朝向将使得绳索角度与目标角度之间的差异最小化的方向移动起重机。与此同时，在步骤508中监测绳索角度是否与目标角度相同。当所述角度差异为零或者几乎为零时，起重机移动停止。如果绳索角度与目标角度不同(步骤508)，则在步骤507中移动起重机。如果起重机已停止或者刚停止(步骤508)，则吊运车处于负载正上方(并且在“非串联使用”的情况下还有桥架)，并且可以安全地提升负载。因此在步骤509中激活提升，并且在步骤510中将所述开关设定成使得把正常参考速度v_ref0或者以之为基础的某一速度馈送到控制单元，并且在步骤511中根据接收自操作员控制装置的指令来移动起重机(这是因为正常参考速度或者以之为基础的某一速度被馈送到控制单元)。在步骤510中设定所述开关将停用侧向拖拉消除机构。如果桥架方向在步骤506中被禁用，则将在步骤509中被启用。

如果没有选择自动起重机定向(步骤502)，则所述处理继续到步骤510，以便将正常参考速度v_ref0或者以之为基础的某一速度馈送到控制单元。应当认识到，在另一个实施例中，操作员可以在任何阶段关闭自动起重机定向。在另一个实施例中，响应于检测到负载处于空中而关闭自动起重机定向。

如果侧向拖拉消除机构没有被激活(步骤501)，则在步骤511中根据接收自操作员控制装置的指令来移动起重机(这是因为正常参考速度或者以之为基础的某一速度被馈送到控制单元)，直到侧向拖拉消除机构被激活为止。

在使用图2E中所示出的控制模块时，在步骤501中，命令处理单元开始使用经过校正的角度信息来形成经过修改的控制命令，正如前面通过图4的描述所描述的那样。在步骤507中，根据前面通过图4的描述所描述的经过修改的控制命令来移动起重机。此外，在步骤510中，命令处理单元按照后面通过图14的描述所描述的方式开始使用估计摇摆角度信息来形成经过修改的控制命令，并且在步骤511中根据这些经过修改的控制命令来移动起重机。

在另一个示例性实施例中，在串联模式下不禁用桥架方向，而是移动桥架以便最小化桥架方向上的绳索角度。

应当认识到，可以通过其他方式触发自动起重机定向，例如响应于控制模块检测到负载被提升的方式使得该负载的一部分仍然受到地面的支撑。

图6示出了当目标角度为垂直时的基本侧向拖拉消除。参照图6，在点a)处，检测到失准并且触发所述功能，从而使得在点b)处将吊运车和桥架自动移动到减小绳索角度的方向，从而将吊运车方向角度和桥架方向角度校正为垂直，正如点c)处所示出的那样，负载准备好被提升。负载在点d)处被提升。

图7示出了自动起重机定向与侧向拖拉消除的组合，这是通过所述侧向拖拉消除机构特征以及从一端提升的负载在被提升时导致偏离垂直线(即导致侧向拖拉)这一事实所提供的一项功能，所述功能便于操作员提升其形状具有挑战性的负载(比如大块钢板)。从图7可以看到，在点a)、b)和c)补偿由于负载指向的改变而导致的侧向拖拉，这是通过在提升负载的一端的同时在减小绳索角度的方向上自动移动吊运车和桥架而实现的，从而将吊运车方向角度和桥架方向角度校正成目标角度。当获得目标角度并且停止提升时，负载处于吊运车正下方，正如点d)处所示出的那样，并且负载准备好被移动。

图8示出了当位于同一桥架上的两个或更多吊运车被一同移动时的串联侧向拖拉消除。串联使用的其他实例包括：一同移动两台或更多台起重机，一同移动两台或更多台起重机并且至少其中一台起重机包括位于同一桥架上的两个或更多吊运车，这些吊运车被一同移动并且与另一台起重机的吊运车一同移动。举例来说，可以有具有两台起重机的起重机系统，其中全部两台起重机都具有两个吊运车，每一个吊运车具有至少一个角度传感器。在每一个吊运车中或者在每一台起重机中可以有一个控制模块，或者所述系统可以具有接收来自角度传感器的角度反馈信息的共同控制模块。

在串联侧向拖拉消除中，如点a)处所示，对于每一个吊运车在吊运车方向上单独施行基本侧向拖拉消除。如点b)所示，当全部两个吊运车都已将其吊运车方向角度校正为垂直时，负载准备好被提升，并且如点c)处所示根据操作员指令来提升负载。

虽然在图6到8中仅仅示出了吊运车移动，但是应当认识到，有可能移动吊运车和桥架全部二者。

从前面示出的实例可以明显看到，通过侧向拖拉消除机构提供的优点包括简单的起重机定位，这是因为起重机被自动定位在将要提升的负载的正上方，并且其消除了用户导致的有害的侧向拖拉事件。从导致侧向拖拉的位置提升负载会对起重机造成应力并且发起负载摇摆，进而又会对负载和人、提升点附近的其他设备和产品构成危险。借助于侧向拖拉消除机构避免了所有这些情况。

侧向拖拉告警机构

侧向拖拉告警机构是在绳索失准的情况下(也就是说负载并非基本上处于吊运车的正下方)向起重机操作员提供警告的特征。尽管起重机被设计成容许一定数量的侧向拖拉，但是负载在被提升时仍然必须相当准确地在吊运车下方对准，以避免对起重机造成不必要的应力，所述应力在最坏情况下将导致起重机损坏。举例来说，绳索引导装置或绳索可能会由于反复的侧向拖拉所导致的应力而损坏，或者绳索可能会跳脱卷筒沟槽并且被截断。侧向拖拉也是安全危险，这是因为如果负载在提升之前没有在起重机下方适当地对准，则一旦被提升之后负载可能会开始摇摆。在负载上方准确地对准起重机比较耗时，并且有时当操作员坐在起重机驾驶舱中时，甚至无法看到负载是否准确地处于起重机下方。所述侧向拖拉告警机构便于检测负载是否足够垂直地处于负载下方。

图9示出了在侧向拖拉告警机构(即警告)被激活时的控制模块的示例性功能。每当操作员想要知道负载和吊运车是否适当地对准时，侧向拖拉告警机构可以由操作员借助于操作员控制装置激活。这通常在负载已被附着到吊钩上(或者被附着到用于将负载附着到起重机上的任何其他抓持装置上)并且操作员已在提升之前紧绷绳索时发生。当绳索被紧绷时，倾斜仪提供与负载关于起重机的桥架和吊运车的对准有关的可靠信息。控制模块可以响应于感测到一条或多条绳索的紧绷度超出预定阈值在没有操作员输入的情况下激活侧向拖拉告警机构。这一自动激活的一个优点在于，其便于检测是否存在侧向拖拉的风险。

参照图9，所述控制模块监测侧向拖拉告警机构是否被激活。当侧向拖拉告警机构被激活时(步骤901)，在步骤902中把对于吊运车和/或桥架方向获得的所测量并且经过低通滤波的绳索角度θ_lpf(从倾斜仪原始接收)与极限数值进行比较。下面在通过图11描述的实例中给出极限数值的实例。所述极限数值优选地被预先配置到计算模块的存储器中，并且所述数值是可重新配置的。所述数值优选地考虑到起重机的类型及其规范，其通常在提升负载时允许特定的侧向拖拉角度。如果所接收到的角度数值处于所述极限之内(步骤903)，则停用所述告警机构(步骤904)，并且随后再次监测所述告警机构是否被激活(步骤901)。取决于实现方式，如果所接收到的角度数值处于所述极限之内，则可以在步骤903之后向操作员控制装置发送表明一切正常的信息。

如果所接收到的角度数值不处于所述极限之内(步骤903)，则在步骤905中生成警告。取决于实现方式和系统参数，可以向操作员控制装置(也就是说向图2A或图2C中的用户接口34)发送所生成的警告，或者所述控制器自身可以充当告警用户接口。告警用户接口可以播放声音、在用户接口上的相应位置或相应点处点亮一盏或多盏灯、振动、显示警告消息或画面等等，或者所述措施的任意组合。换句话说，可以使用任何告警措施。随后在步骤906中检查负载是否已被提升到空中。如果是的话，则所述处理继续到步骤904以便停用侧向拖拉告警机构，这是因为在已经发生提升之后继续发出“请在提升之前校正放置”警报已没有意义。如果负载尚未被提升到空中(步骤906)，则所述处理继续到步骤902以便比较所述角度差异。因此，只要负载没有足够垂直地处于吊运车下方或者负载已被提升，所述告警机构就发出警告。

侧向拖拉防止机构

侧向拖拉防止机构将在侧向拖拉发生时防止起重或者防止起重机在增大侧向拖拉的方向上行进。从而还使得更容易克服由于侧向拖拉所导致的并且在前面通过侧向拖拉告警机构所讨论的问题。

图10示出了当侧向拖拉防止机构被激活时(步骤1001)的控制模块的示例性功能。侧向拖拉防止机构可以按照与侧向拖拉告警机构相同的方式被激活，也就是说由操作员激活和自动激活，或者仅由操作员激活，或者仅被自动激活，正如前面通过图9所描述的那样。

当侧向拖拉防止机构被激活时(步骤1001)，在步骤1002中把对于吊运车和/或桥架方向获得的所测量并且经过低通滤波的绳索角度θ_lpf(从倾斜仪原始接收)与极限数值进行比较。下面通过利用图11描述的实例给出极限数值的实例。与侧向拖拉告警机构一样，所述极限数值优选地被预先配置到计算模块的存储器中，并且所述数值是可重新配置的。对应于告警机构的极限数值可以不同于对应于防止机构的极限数值，或者对于全部两项功能可以使用相同的数值。

如果所接收到的角度数值不处于所述极限之内(步骤1003)，则在步骤1004中计算可以以及不可在其中驱动起重机的方向，并且在步骤1005中对于提升以及对于吊运车和/或桥架禁用不可在其中驱动起重机的一个或更多方向，并且其中可以在其中驱动起重机的一个或更多其他方向(或者如果其早前未被禁用的话则将其保持启用)。因此，在步骤1005中实施点1004的计算的结果。所述方向被计算成减小而非增大绳索关于目标角度的角度。可以在未被禁用的方向上移动起重机，从而允许减小绳索角度。被禁用的方向是增大侧向拖拉的方向。举例来说，在图6中的点a)所示出的情况中，被禁用的方向将是使得起重机向左移动以及使得负载被向上提升的方向。在所示出的实例中，在步骤1006中进一步将关于被禁用和被启用的方向(即被防止和可允许的方向)的信息发送到操作员控制装置(即发送到图2A或图2C中的用户接口34)。随后在步骤1007中检查侧向拖拉防止机构是否被停用。(侧向拖拉防止机构可以出于与侧向拖拉告警机构相同的原因而被停用。)如果没有被停用，则所述处理继续到步骤1002以便把角度数值与极限进行比较。如果侧向拖拉防止机构被停用，则在步骤1010中检查是否存在被禁用的方向。如果存在的话，则在步骤1011中启用所述方向，从而允许提升并且允许吊运车和桥架在任何方向上移动。其后，或者如果不存在被禁用的方向(步骤1010)，则所述处理继续到步骤1001以便监测侧向拖拉防止机构是否被激活。

如果所接收到的角度数值处于所述极限之内(步骤1003)，则在步骤1008中检查是否存在被禁用的方向。如果存在的话，则在步骤1009中启用所述方向，从而允许提升并且允许吊运车和桥架在任何方向上移动。随后所述处理继续到步骤1006以便发送关于所述方向的信息。应当认识到，如果没有信息被显示在用户接口上，则可以表明没有方向被禁用并且允许自由移动。

为了禁用和启用一个或更多方向上的起重机操作，控制模块(或侧向拖拉防止机构)可以与不同的限制开关串联连接。换句话说，对于特定方向的控制被连接到一个限制开关(限制被激活)，其中起重机无法在该特定方向上移动。

在一个实施例中，侧向拖拉防止机构总是活跃，并且不施行步骤1001和1008到1011，相反所述处理从步骤1006继续到步骤1002。

在另一种实现方式中，步骤1008和1010被省略，并且所有方向在侧向拖拉防止机构被停用时都被启用，而不管其先前是否被禁用。

侧向拖拉校正辅助机构

侧向拖拉校正辅助机构是便于操作员在适当的方向上移动起重机的用户接口实现方式。其特别可以与侧向拖拉告警机构和/或侧向拖拉防止机构一起使用。在原理上，控制模块确定在告警装置上显示的内容，比如操作员控制装置(即在图2A或图2C的用户接口34上)，并且随后向所述告警装置发送适当的信号，或者如果对于一台起重机(或者对于一个吊运车)使用几个告警装置的话，则是向显示相同信息的告警装置发送。

告警装置可以通过固定连接或者通过无线方式连接到控制模块，并且对于告警装置的位置没有限制。举例来说，告警装置可以被安装或集成在吊运车上、和/或吊钩上、和/或用户控制装置上和/或起重机驾驶舱中。在吊钩上具有告警装置的一个优点在于，操作员在提升负载时不需要将他/她的视线从吊钩和/或负载移开，从而降低了发生碰撞的风险和/或发生事故的风险。此外，如果告警装置与吊钩集成在一起，则告警装置可以充当旋转电磁发电机，从而可以完全从绳索滑轮的旋转采集其所需的能量。在DE 102009036480中描述了这样的发电机的一个实例，其被合并在此以作参考。

图11示出了一个示例性实施例中的告警装置的功能，其中告警装置包括五盏灯，例如LED灯，其可以基于所测量并且经过滤波的角度信息以及提供在下表中的极限而被照明。应当认识到，所述极限仅仅是实例，并且可以使用任何其他适当的数值。

在上表中给出的极限可以被用于前面所说明的实例中的告警机构(对应于告警的极限)和/或防止机构(对应于防止的极限)。应当认识到，所述极限数值可以被预先配置，并且优选地可以被重新配置。

通过图11详细描述了示例性侧向拖拉校正辅助机构的功能。所述侧向拖拉校正辅助机构可以被单独激活/停用，或者其可以响应于告警机构和/或防止机构被激活/停用以及/或者响应于检测到绳索的紧绷度而被自动激活/停用。当侧向拖拉校正辅助机构被激活时，假设绳索是紧绷的。

参照图11，当侧向拖拉校正辅助机构被激活时(步骤1101)，在步骤1102中把所述经过校正的角度信息(即每一时间的当前绳索角度)与上表中所公开的极限数值进行比较。如果当前绳索角度处于吊运车和桥架全部二者的可接受数值范围的极限之内(步骤1103)，则在步骤1104中照明告警装置的中心处的绿灯。这表明不存在不可接受的过度侧向拖拉，并且就此而言提升是安全的。随后所述处理继续到步骤1108以便检查侧向拖拉校正辅助机构是否被停用。

如果当前绳索角度不处于可接受数值范围的至少其中一个极限之内(步骤1103)，则在步骤1105中照明相应的红灯。此外还在步骤1106中对于“不处于可接受数值范围之内”的每一个角度检查当前绳索角度是否处在对应于告警的极限之内。如果其全部都是的话，所述处理继续到步骤1108以便检查侧向拖拉校正辅助机构是否被停用。被照明的(多盏)红灯向操作员表明存在侧向拖拉，并且不应当朝向由被照明的(多盏)红灯表明的方向驱动起重机。应当认识到，在另一个实施例中，所有其他的灯都通过绿色照明，从而表明所推荐的(多个)移动方向。

如果至少其中一个当前绳索角度数值不处在对应于告警的极限之内(步骤1106)，则当前绳索角度处在对应于防止的极限之内，并且在步骤1107中通过红色照明中心灯(并且取决于实现方式，可以激活一个或更多限制开关以便抑制在将增大侧向拖拉的方向上的移动)。随后所述处理继续到步骤1108以便检查侧向拖拉校正辅助机构是否被停用。使得中心灯呈红色向用户表明存在不可接受的过度侧向拖拉并且不可或者不应当发生提升，并且应当朝向由被照明的非中心红灯所表明的方向驱动起重机。

因此，如果不存在绳索失准，则通过绿色照明中心灯，并且表明有可能在没有不可接受的过度侧向拖拉的情况下安全地提升负载。在任何其他情况下，其他四盏灯都被用来帮助操作员检测在一个或更多方向上存在侧向拖拉，并且指示操作员在所述(多个)方向上控制起重机。如果中心灯是红色，则向操作员表明不可能进行提升/起重，其被控制模块禁用，并且操作员只能在将拉直绳索的方向(所述方向由所述四盏灯表明)上驱动起重机。

在前面的实例中，桥架方向的失准通过上表中与L1和L2相关联的形状示出，吊运车方向的失真通过上表中与L3和L4相关联的形状示出。应当认识到，可以使用示出失准信息的其他方式。举例来说，可以在显示中借助于圆形(当前角度)和十字形(目标角度)示出吊运车和桥架方向上的绳索失准。如果所述圆形与十字形重叠，则失准处于可接受的数值范围之内。

应当认识到，可以使用除红色和绿色以外的其他颜色，并且/或者可以有不同符号以替代不同颜色，或者不同的声音或振动或其任意组合可以被用于相同的目的。

通过所述辅助机构所提供的一个优点在于，其便于操作员的工作并且有助于避免安全风险。此外，操作员由于知道适当的对准方向因此节省了时间并且可以更加高效地工作，并且例如还可以更容易地远程控制起重机，即使在没有基于摄影机的监测系统的情况下也是如此。

碰撞和负载缠结检测机构

碰撞和负载缠结检测机构是最小化由于不希望发生的事故而导致的破坏的特征，比如吊钩、抓具或负载的碰撞或缠结。

在图12所示出的实例中，假设负载的移动开始于紧绷绳索并且随后移动桥架和/或吊运车，并且假设在启动阶段期间监测一个条件，在启动阶段过去之后监测四个条件。在其他实现方式中，可以仅使用其中一个、两个、三个或四个所监测的条件。应当认识到，下面描述的计算和比较是对于吊运车移动方向以及对于桥架移动方向单独进行的，并且总是在背景中计算变量数值以及施行监测。

参照图12，当检测到起重机开始移动时(步骤1201)，在步骤1202中激活碰撞和负载(c&l)缠结检测机构。随后在步骤1203中获得绳索长度L、系数α、两个阈值(th1和th2)以及常数β。可以测量或者从存储绳索长度的存储器获得绳索长度，或者取代绳索长度，可以使用对应于其中负载将总是处于地板水平的情况的长度数值，或者所使用的长度数值可以是起重机移动时的典型绳索长度。所述系数α、阈值和常数β是从存储器获得的，其数值是预设的。系数α可以大于零并且直到包括1(即0<α≤1)。系数α的数值是通过实验确定的，并且其取决于起重机的加速时间和振荡周期。如果从零到恒定速度v(即被用于驱动起重机/吊运车/桥架的速度)的加速的持续时间超过振荡周期的四分之一，则小于1的系数值允许更快的碰撞检测。阈值th1是对于任何情况下的经过校正的角度的最大可接受数值，并且也是通过实验确定的。阈值th1例如可以是5°。阈值th2是用于检测来自角度加速度的峰值(突然的高数值，脉冲状改变)。常数β可以通过实验确定，并且其优选地大于零并且直到包括1(即0<β≤1)。

随后在步骤1204中计算振荡周期T和启动阶段的结束时间t_e，这是通过对于振荡周期使用下面的公式(3)以及对于结束时间t_e使用下面的公式(4)：

$T=2\mathrm{\&pi;}\sqrt{L/g}---\left(3\right)$

$t_e=\frac{\mathrm{\&beta;}T}{4}---\left(4\right)$

其中

T＝振荡周期

t_e＝启动阶段的结束时间

β＝在步骤1203中获得其数值的常数

L＝所使用的绳索长度

g＝重力加速度

随后在步骤1205中等待自从起重机开始移动之后所经过的时间t成为启动阶段的结束时间。在该时间处，在步骤1206中计算极限1数值和估计摇摆角速度ω_est(k)的绝对值。可以通过使用下面的公式(5)来计算极限1数值：

$\lim it1=\left|\frac{v\left(t\right)}{L}\right|---\left(5\right)$

其中

t＝自动起重机开始移动之后所经过的时间

v＝从监测速度的传感器(例如从起重机中的频率转换器)接收的吊运车或桥架的速度

L＝所使用的绳索长度

可以利用图2D和2E中的观测器或者通过下面的公式(6)来计算估计摇摆角速度ω_est(k)的绝对值：

${\mathrm{\&omega;}}_{est}=\left|\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{est}\left(k\right)-{\mathrm{\&theta;}}_{est}(k-1)}{h}\right|---\left(6\right)$

其中

ω_est＝对应于样本编号k的估计摇摆角速度的绝对值

k＝时间t处的样本编号(样本标识符)

θ_est(k)＝基于经过校正的角度信息的样本编号k的估计角度数值，正如前面通过图2D的描述所描述的那样

h＝样本编号k-1与k之间的采样时间

随后在步骤1207中检查估计摇摆角速度的绝对值是否小于极限1。如果不是的话，则在步骤1208中检测负载缠结或碰撞，在所示出的实例中，起重机在步骤1221中停止，并且当起重机已停止时(步骤1219)，在步骤1220中停用碰撞和负载缠结检测机构。但是取决于实现方式，负载缠结或碰撞检测可以触发警告，并且/或者导致起重机自动停止以防止进一步的破坏。当起重机停止时，碰撞和负载缠结被停用，但是如果触发了警告，则碰撞和负载缠结可以保持活跃。

如果估计摇摆角速度的绝对值小于极限1，则所述处理继续到步骤1209以便利用公式(6)计算估计摇摆角速度的绝对值ω_est(k)，并且利用下面的公式(7)计算角度加速度γ_est的绝对值：

${\mathrm{\&gamma;}}_{est}=\left|\frac{{\mathrm{\&omega;}}_{est}\left(k\right)-{\mathrm{\&omega;}}_{est}(k-1)}{h}\right|---\left(7\right)$

其中

γ_est＝对应于样本编号k的估计角度加速度的绝对值

k＝样本编号(样本标识符)

ω_est(k)＝利用公式(6)计算的对应于样本编号k的估计摇摆角速度

h＝样本编号k-1与k之间的采样时间

随后在步骤1210中确定起重机是否正以恒定速度移动。如果速度是恒定的，则在步骤1211中通过使用下面的公式(8)来计算极限2：

$\lim it2=\mathrm{\&alpha;}\left|\frac{v}{L}\right|---\left(8\right)$

其中

α＝在步骤1203中获得其数值的系数

v＝从监测速度的传感器(例如从起重机中的频率转换器)接收的起重机的速度(即吊运车或桥架的速度)

L＝所使用的绳索长度

随后在步骤1212中将估计摇摆角速度的绝对值与极限2进行比较。如果估计摇摆角速度不小于极限2，则在步骤1208中检测负载缠结或碰撞。

如果估计摇摆角速度小于极限2，则在步骤1213中把经过校正的绳索角度信息θ_cor与阈值th1进行比较。如果阈值th1被超出，则在步骤1208中检测到负载缠结或碰撞，并且在所示出的实例中所述处理继续到步骤1221以停止起重机。

否则所述处理继续到步骤1214以便检查估计角度加速度的绝对值是否超出阈值th2。如果阈值th2被超出，则在步骤1215中监测估计角度加速度的接下来的两个绝对值是否大约为零。如果是的话，则在步骤1208中检测到负载缠结或碰撞。因此在本例中，通过步骤1214和1215定义对应于估计角度加速度的预定规则。

如果起重机并非正以恒定速度移动(步骤1210)，则在步骤1216中通过使用下面的公式(9)来计算极限3：

$\lim it3=\mathrm{\&alpha;}\left|\frac{v\left(t\right)}{L}\right|---\left(9\right)$

其中

α＝在步骤1203中获得其数值的系数

v(t)＝从监测速度的传感器(例如从起重机中的频率转换器)接收的时间t处的起重机速度(即吊运车或桥架的速度)

L＝所使用的绳索长度

随后在步骤1217中把估计摇摆角速度的绝对值与极限3进行比较。如果估计摇摆角速度不小于极限3，则监测(步骤1218)估计摇摆角速度是否对于超过振荡周期T的四分之一的时间段t_p保持大于或等于极限3。如果是的话，则在步骤1208中检测到负载缠结或碰撞。否则所述处理继续到步骤1213以便把经过校正的绳索角度信息θ_cor与阈值th1进行比较。

如果估计摇摆角速度小于极限3(步骤1217)，则所述处理继续到步骤1213以便把经过校正的绳索角度信息θ_cor与阈值th1进行比较。

重复步骤1209-1218直到起重机已停止为止(步骤1219)，并且在步骤1220中停用碰撞和负载缠结检测机构，并且所述处理继续到步骤1201以便监测起重机是否被再次起动。

在另一种实现方式中，取代经过校正的绳索角度信息θ_cor，在步骤1213中将估计摇摆角度θ_est与相应的阈值数值一起使用。

通过利用前面描述的措施尽可能快地监测碰撞和缠结，避免了对于起重机操作环境以及对于起重机的进一步破坏。即使使用固定绳索长度数值而不是所测量的绳索长度仍然获得以下优点：反应时间可能更长，但是起重机由于步骤1208仍将最终停止。碰撞和负载缠结检测机构还防止或最小化在发生意外移动的情况下的破坏(比如由于卡住的控制按钮或电气故障而导致的那些意外移动)。这在完全或半自动起重机应用中特别有用，因为其在负载没有足够准确地跟随起重机移动的情况下确保起重机将停止。如果在完全或半自动起重机应用没有前面描述的特征，则尽管已发生了碰撞或某种缠结，起重机仍然可能会继续移动或者至少尝试继续移动，从而会增加破坏。

吊钩的3D定位机构

当绳索长度已知时，借助于从来自倾斜仪的绳索角度信息获得的估计绳索角度，有可能实现吊钩关于吊运车和桥架的准确定位。但是可以替换地使用估计绳索长度。所述估计绳索长度可以是用于提升负载的典型高度，比如与其上方提升负载的地面水平相比的吊钩和负载的平均高度水平。在另一个实例中，可以将绳索长度估计成比吊运车高度小1米。此外，估计绳索长度数值可以取决于将要提升的负载的尺寸。图13中示出的示例性实施例利用了以下事实：估计绳索长度提供了用于起重机的进一步控制措施的足够准确的数值。应当认识到，如果可以获得准确的绳索长度信息，则优选地使用所述准确的绳索长度信息以替代估计绳索长度。

参照图13，当检测到起重机已停止时(步骤1301)，在步骤1302中激活所述3D定位机构，并且在步骤1303中获得绳索的估计长度和其他相关信息。所述其他相关信息取决于实现方式和/或为之激活3D定位机构的目的。其他相关信息的实例包括关于受保护区域的信息、关于安全区以及摇摆检测定义的信息。受保护区域在这里意味着不允许吊钩或负载进入的区域。安全区决定其中吊钩处于受保护区域附近或者处于受保护区域中的一个区域。受保护区域可以被定义为具有无限高度的2D区域，或者被定义为具有特定高度的3D区域。因此无法驱动穿越2D区域，但是如果负载距离地面的高度大于所述特定高度，则通过3D区域上方是有可能的。举例来说，如果存在作为突出部件的水平横梁，则在3D区域内没有任何事物能在所述横梁下方或者直到所述横梁的高度移动。在2D区域内同样无法在所述横梁上方驱动任何事物。应当认识到，可以例如响应于负载或吊钩进入针对一个受保护区域定义的安全区而单独激活3D定位机构，并且响应于负载或吊钩离开所述安全区而停用3D定位机构，并且/或者响应于接收自操作员的特定指令而激活及停用。

在所示出的实例中，除了倾斜仪之外，控制模块还连接到测量桥架的位置和吊运车的位置的传感器和其他装置。因此在步骤1304中接收桥架和吊运车的位置以及估计绳索角度(来自倾斜仪的经过处理的角度信息)，并且在步骤1305中通过使用在步骤1304中接收的信息和估计绳索长度来计算吊钩的三维位置，在本例中，吊钩的位置是关于吊运车和桥架确定的，这是因为在所示出的实例中，安全区是关于吊运车和桥架的坐标并且可能是关于估计绳索长度而定义的。

在所示出的实例中，随后在步骤1306中检查吊钩是否处于受保护区域/体积附近。在所示出的实例中，围绕所述受保护区域/体积定义一个安全区，所述安全区定义“附近区域”。如果吊钩处于所述安全区内，其正在迫近受保护区域/体积，因此在步骤1307中计算吊钩与受保护区域的距离以及使得起重机停止所需要的制动长度(其也被称作减速距离)。可以利用起重机(在吊运车方向和桥架方向上)的速度、减速度参数、估计绳索角度数值、估计摇摆角速度、起重机的位置以及受保护区域/体积的定义来计算所述距离和制动长度。随后在步骤1308中把所述距离与制动长度进行比较。如果所述距离等于或小于制动长度，则开始起重机制动，或者如果已经开始制动，则在步骤1309中继续。换句话说，在步骤1309中将起重机减速。

随后在步骤1310中检查起重机是否已停止。如果是的话，则在步骤1311中停用3D定位机构，并且所述处理继续监测(步骤1301)起重机是否开始移动。

如果起重机正在移动(步骤1310)，则所述处理返回步骤1304以便接收当前位置和角度信息。

如果吊钩不处在安全区内(步骤1306)，则所述处理继续到步骤1310以便检查起重机是否停止。例如可以响应于操作员按下停止按钮而停止起重机。

在另一个实施例中实施摇摆检测器，所述检测器确定吊钩是否正在摇摆。举例来说，可以响应于吊钩处于安全区内(步骤1306)以及/或者响应于制动长度小于所述距离(步骤1308)而使用摇摆检测器。确定吊钩是否正在摇摆的最容易的方式例如是借助于在最近5秒期间确定的各个估计角度数值当中的最小估计角度数值和最大估计角度数值来确定摇摆幅度。如果摇摆幅度显著，则在计算制动距离时可以把摇摆纳入考虑，这是因为与不在摇摆的负载相比，可能要花费更多空间来停止摇摆中的负载。

吊钩的足够准确的三维位置允许引入许多有用的特征，比如前面描述的摇摆检测和受保护区域，而无需复杂的控制和测量逻辑。如此获得的3D位置提供了关于影响负载摇摆的外力的附加信息，例如由于风导致的力，由于失准的提升(侧向拖拉)以及碰撞导致的摇摆。由于摇摆被倾斜仪观测到，因此未预见到的摇摆将不会关于受保护区域导致安全危险。借助于本实施例，可以使得受保护区域的概念更加安全，这是因为在所有情况下都知道吊钩的真实位置。如果由于任何原因而导致发生负载摇摆，其都会被检测到，并且可以足够早地停止起重机从而防止摇摆中的吊钩进入受保护区域。

抗摇摆控制

抗摇摆控制是针对抑制摇摆的控制特征。抑制摇摆是一个安全问题，并且提供更加准确的负载操纵，从而便于精确且快速地定位负载。由于起重机移动以及例如风之类的扰动导致总是存在负载摇摆，因此需要抗摇摆控制。与开环抗摇摆控制相比，由图2D和2E中示出的设置所提供的抗摇摆控制例如考虑到由于外部扰动力(比如风的影响)、侧向拖拉和提升之后的初始摇摆以及碰撞所导致的绳索角度偏离。特别对于港口起重机，风是相当大的问题，这是因为负载的侧面区域相当大，并且在港口中几乎总是有风。

图14是示出了在起重机的电动机和制动控制中使用抗摇摆控制与不使用抗摇摆控制之间的差异的流程图。

参照图14，当操作员开始驱动起重机时，也就是说检测到操作员向吊运车和/或向桥架给出了移动命令(步骤1401)，在步骤1402中检查操作员是否激活了抗摇摆控制。存在几种方式来进行这一检测。举例来说，如果P控制器(图2D中的模块32)中的增益数值被设定到零，则意味着未使用抗摇摆控制，如果其被设定到另一数值，则正在使用抗摇摆控制。另一个实例包括，因为对于抗摇摆控制功能的选择是由操作员从无线电控制进行的，因此所述无线电装置可以向控制模块发送状态信息，其中所述信息由命令处理单元(图2E中的模块35)处理。如果正在使用抗摇摆控制(步骤1402)，则在步骤1403利用摇摆补偿来控制电动机。可以借助于受到速率限制的速度参考校正算子(图2D中的v_ref,cor)获得摇摆补偿，其除了所述增益之外还取决于由所述观测器利用公式(1)和(2)从绳索角度信息计算的估计摇摆角度θ_est，正如前面通过图2D的描述所描述的那样。获得摇摆补偿的另一种方式是使用图2E中的命令处理单元，从而令其使用估计摇摆角度θ_est作为输入以形成经过修改的控制命令。所述经过修改的控制命令包括对应于S1、S2和AC的数值，所述数值在下表中给出。通过实验方式确定极限数值θ_W1、θ_W2和ω_L，并且前两个极限数值优选地(而非必要地)与在使用所述经过校正的角度信息时所使用的极限数值相同，正如前面对于手动跟随机构功能所描述的那样。此外，其中一个或更多极限数值可以是变量。举例来说，在停止期间，也就是说当S1＝0、S2＝0时，极限数值θ_W1、θ_W2可以作为时间的函数平滑地减小，以便最小化停止之后的摇摆。角速度ω_est是估计摇摆角度θ_est的时间导数。换句话说，其可以利用将k2数值设定到零的公式(2)来获得。从下表可以看到，估计摇摆角度信息在抗摇摆功能中被用作输入。

在施行具有摇摆补偿的电动机控制(步骤1403)的同时，监测操作员是否停用了抗摇摆控制(步骤1404)，以及来自操作员的参考速度是否已达到零(步骤1405)。通过图14的描述并且当使用图2D的设置时，来自操作员的参考速度意味着图2D中的速率限制器33’的输出。

如果来自操作员的参考速度已达到零(步骤1405)，则等待一段预定时间并且同时监测操作员是否提供了新的参考速度，即新的控制命令。换句话说，在步骤1406中检查所述预定时间是否已过去。如果不是的话，则在步骤1407中检查是否接收到新的控制命令。如果接收到新的控制命令，则所述处理在步骤1403中继续利用摇摆补偿来控制电动机。如果没有接收到新的控制命令(步骤1407)，则所述处理返回步骤1406以便检查所述预定时间是否已过去。当所述预定时间已过去而没有接收到任何控制命令时(步骤1406)，在步骤1411中停止电动机控制并且关闭机械制动。随后停止起重机。所述预定义时间可以被自由设定。举例来说，其可以是5秒钟。由于等待所述预定义时间而导致的制动关闭延迟是为了抑制停止期间的摇摆。在起重机已停止之后无法抑制摇摆，这是因为抗摇摆控制(从而抑制摇摆)是基于移动起重机。随后在步骤1401中再次监测操作员是否给出移动命令。

如果抗摇摆控制未被激活(步骤1402)，或者在起重机移动时被停用(步骤1404)，则在没有摇摆补偿的情况下控制电动机，也就是说通过使用来自操作员的参考速度而不对其进行校正(在图2D的设置中，通过把P控制器的增益设定到零来关闭抗摇摆控制机构，因此参考速度校正算子将是零。)

在施行没有摇摆补偿的电动机控制时(步骤1408)，监测操作员是否激活抗摇摆控制(步骤1409)，以及来自操作员的参考速度是否已达到零(步骤1410)。

如果来自操作员的参考速度已达到零(步骤1410)，则在没有任何等待时间的情况下在步骤1411停止电动机控制并且关闭机械制动。随后在步骤1401中再次监测操作员是否给出移动命令。

如果抗摇摆控制被激活(步骤1409)，所述处理继续到步骤1403以便利用摇摆补偿来控制电动机。由于观测器在未使用抗摇摆控制时也计算估计摇摆角度，因此尽管所述估计摇摆角度被忽略(这是因为P控制器中的增益数值在图2D的设置中为零，并且估计摇摆角度未被用于图2E的设置中的控制)，当时当抗摇摆控制在起重机移动的同时被激活时，其立即具有适当的数值。在一些其他实施例中，其中观测器被配置成只有在使用抗摇摆控制时才计算摇摆角度估计，因此在激活之后并且在抗摇摆控制被纳入使用之前可以等待一段预定时间，所述预定时间由观测器使用来计算适当的摇摆角度估计。所述预定时间可以被自由选择。其例如可以是0.5秒或1秒。

在另一个实施例中，在起重机移动的同时无法停用抗摇摆。在该实施例中，步骤1404被跳过。在另一个实施例中，在起重机移动的同时无法激活抗摇摆。在该实施例中，步骤1409被跳过。在另一个实施例中，在起重机移动的同时无法停用或激活抗摇摆。在该实施例中，步骤1404和1409被跳过。在其他实施例中，在操作员控制达到零之后激活/停用摇摆控制也是可能的。

在图15A和15B中示出了另一个实例，其中示出了在使用或不使用通过图2D或图2E中所描述的设置实施的抗摇摆控制之间的差异。图15A示出了在抗摇摆控制增益b＝4m/s、估计绳索长度是4m并且实际绳索长度是3.5m时行进的吊运车的摇摆角度的实验结果。吊运车的标称速度是20m/min。其他观测器参数是k1＝0、k2＝4s^-1，并且加速度补偿增益c＝0.1s²/m。图15B示出了在不使用抗摇摆时的相同起重机的结果。可以看到，利用抗摇摆有效地抑制了负载摇摆。在全部两幅图中，经过滤波的摇摆角度由连续线标示，估计摇摆角度由虚线标示。

在前面描述的抗摇摆控制中，使用估计绳索长度数值。图15C示出了把实际绳索长度数值为1m时的实际摇摆角度与相应的估计摇摆角度进行比较的仿真结果，其中所述估计摇摆角度是通过使用图2D中示出的计算模块以及10m的估计绳索长度而获得的。实际摇摆角度在图15C中用连续线标示，估计摇摆角度由虚线标示。虽然存在一些差异，但是所述差异非常小。事实支持下面的想法：不需要知道确切的绳索长度；即使估计绳索长度存在误差，摇摆仍然被高效地抑制。这一点同样适用于图2E中示出的计算模块。

对于电压/频率控制(U/f控制)行进的起重机可以使用具有类似模块的类似方法。但是对于U/f控制的起重机使用频率参考而不是参考速度。

示例性起重机

图16是示出了实施前面的一些特征的示例性起重机的流程图。

参照图16，在步骤1600中检测到起重机控制装置中的与移动有关的按钮被按下。在步骤1601检查所述与移动有关的按钮是否对应于“手动跟随机构”。如果是的话，则在步骤1602中检查是否存在过重的负载。换句话说，检查绳索的紧绷度是否低于某一阈值，正如前面通过图5的描述所描述的那样。如果不存在过重的负载(步骤1602)，则在步骤1603中激活“手动跟随机构”，并且只要所述按钮被按下就保持激活(步骤1604)。在所述按钮被按下的同时，在步骤1605中根据吊钩移动来移动起重机。当所述按钮被释放时(步骤1604)，在步骤1606中停用“手动跟随机构”，并且所述处理继续到步骤1600以便监测按钮是否被按下。如果存在过重的负载，则在本例中出于安全原因而在步骤1616中忽略“手动跟随机构”按钮，并且所述处理继续到步骤1600以便监测按钮是否被按下。

如果所述与移动有关的按钮并非对应于“手动跟随机构”，则其是实际移动按钮，并且在步骤1607中检查是否存在附着到吊钩上的足够重的负载。这一检查可以通过检查绳索的紧绷度是否超出所述阈值来进行，正如前面通过图5的描述所描述的那样。如果存在足够重的负载，则在步骤1608中激活侧向拖拉消除机构。在步骤1609中，所述侧向拖拉消除机构把吊运车和桥架(或者如果正在使用串联操作的话则至少将吊运车)放置成使得负载基本上处于其下方，并且忽略操作员的移动指令。当负载处于提升就绪位置时，在步骤1610中停用侧向拖拉消除机构，并且在步骤1611中激活抗摇摆控制、3D吊钩定位以及碰撞和负载缠结检测机构。在所示出的实例中，为了清楚起见假设负载在步骤1612中被安全地运送到其新的目标位置，所述移动由所激活的各项特征监测。当负载处于其新的目标位置并且在步骤1613中被从吊钩释放时，绳索的紧绷度降低，并且在步骤1614中停用抗摇摆控制、3D吊钩定位以及碰撞和负载缠结检测机构。随后所述处理继续到步骤1600以便监测按钮是否被按下。

如果不存在负载(步骤1607)或者负载足够轻从而其侧向拖拉例如无法对起重机造成破坏，则只要所述按钮保持被按下就在步骤1615中移动起重机。随后所述处理继续到步骤1600以便监测按钮是否被按下。

应当认识到，在一些其他实施例中，每当起重机正在移动时，在步骤1611中激活的其中一项或一些特征可以是活跃的。

虽然在图16中未示出，但是应当认识到，还存在其他类型的按钮，比如对应于蜂鸣信号的按钮。如果这样的按钮被选择，则施行相应的动作。

用于测量绳索长度的设置

图17A和17B示出了用以相当简单地估计绳索长度的设置，所述绳索长度可用于其中需要这样的信息的所有目的，例如可用在其中一些前面描述的实例中。所述设置可以在起重机升级期间被安装到现有的起重机上。这种设置的其中一个好处在于，可以在现有的起重机中容易且快速地进行传感器的安装。

图17A是吊运车的一部分的方块图。设置1700在卷筒104附近包括附加的控制杆1710，当把绳索140卷上到卷筒104或者从卷筒104卷下时借助于引导构件1730在所述附加的控制杆1710之上引导绳索140。此外，在吊运车120的底部安装类似于拉绳传感器的测量构件1720。

图17B是示出了设置1700的剖面B-B的方块图。从图17B可以看到，引导构件1730通过线绳1740(比如钓线)连接到测量构件1720。所述测量构件被配置成尝试绕进线绳1740并且测量绕进和绕出的长度。引导构件1730根据绳索140被卷上或卷下而移动，从而使得当装配到卷筒上的全部绳索都处在卷筒上时，引导构件1730处在不同于测量构件1720的卷筒的另一端，并且当绳索140被从卷筒104卷下时，引导构件1730朝向测量构件1720移动。所述移动允许把线绳1740绕进测量构件或者从测量构件绕出。

由于借助于引导构件1730将绳索卷上到卷筒从而使得邻近的绳索部分彼此紧贴，因此测量构件可以通过利用线绳1740被绕进或绕出的长度来计算绳索被卷下的长度，从而还有在所述计算中所需的长度。换句话说，线绳1740被绕进或绕出的长度定义引导构件1730所处的位置，从而又定义绳索被卷下多少圈。由于每一圈具有相同的长度，因此所述信息足以确定长度。设置1700的一个实例可以是基于利用拉绳传感器。还可以利用其他长度测量方法。

前面在图4、5和9到14以及16中描述的各个步骤/点和有关的功能不具有绝对的时间先后顺序，并且其中一些步骤可以被同时施行或者按照不同于所给出的顺序来施行。可以省略或者通过相应的步骤或步骤部分来替代其中一些步骤和步骤部分。还可以在各个步骤之间或者所述步骤之内执行其他功能。举例来说，可以测量绳索长度(即高度)而不是使用估计。

虽然前面将各项特征描述为单独的特征，但是可以将其中两项或更多项特征实施在一台起重机中，在这种情况下可以由操作员选择所述特征，控制模块对所述选择做出响应并且相应地操作。

虽然在前面假设绳索角度应当与目标角度相同，但是应当认识到，可以使用某种类型的容限。换句话说，如果所述容限是±0.5°并且目标角度是3°，则把绳索角度3.5°解释为与目标角度相同。

从前面可以明显看到，每一个不同的实例都提供了只需要非常少的维护并且对于当前的吊运车不需要或者只需要非常少的结构修改的经济、简单又可靠的技术，从而例如便于将起重机升级成包含相应的功能并且提供相应的优点。可以通过在维护或重新组装期间在起重机上安装相应的配套工具来施行所述升级，正如前面所描述的那样。

应当认识到，图2A到2E仅仅是可用于前面所公开的设置的实例。例如根据起重机硬件组件、控制系统设置和架构，可以从图2A到2E的其中之一选择一个或更多模块并且添加到另一幅图的设置中以作为附加的模块或者替代一个或更多模块，以便实施某种功能。在对于特定起重机选择模块时，必须至少考虑以下几点：

1)哪一种测量方法对于补偿吊运车和/或桥架速度改变效应以获得经过校正的角度信息θ_cor来说是最佳的。

2)需要把哪一个变量θ_cor或θ_est用作角度信息，即是否需要观测器。

3)使用哪一种控制方法，也就是说是否有可能通过驱动器的模拟或现场总线接口直接使用v_ref(P控制器)，或者通过驱动器的数字接口实施控制是否有用(经过修改的控制命令)。

4)需要支持哪些功能。举例来说，是否有必要仅具有抗摇摆，或者控制模块是否应当还实施碰撞和负载缠结检测机构功能。

根据这些选择，基于前面描述的多个实例导出实际的实现方式。

本领域技术人员将认识到，随着技术进步，可以通过多种方式来实施本发明的概念。本发明及其实施例不限于前面描述的实例，而是可以在权利要求书的范围内有所变化。

Claims (37)

1.一种用于起重机的方法，所述方法包括：

接收关于起重机的起重绳索角度的角度反馈信息，所述角度反馈信息是通过位于所述起重机的吊运车处或者与之邻近的传感器从所述起重绳索来测量的；

通过使用经由反馈环路获得的结果补偿由于速度改变导致的误差对所接收到的角度反馈信息进行校正，所述反馈环路至少包括由所述传感器从所述起重绳索测量的先前角度反馈信息；以及

对经过校正的角度反馈信息进行处理，以便提供移动指令或者与所述起重机有关的其他控制信息。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括：

通过对角度反馈信息进行低通滤波并且从经过滤波的角度反馈信息中减去加速度数值或补偿增益的输出来施行所述补偿，所述补偿增益接收反映速度改变的加速度数值作为输入。

3.如权利要求2所述的方法，其还包括：

确定所述加速度数值，这是通过使用先前的控制信息或速度指令或者所接收到的加速度信息，或者通过从所测量的速度进行计算，或者通过从所述吊运车测量失真角度而实现的。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括：

利用经过校正的角度反馈信息来确定将要提升的负载是否基本上至少处于吊运车下方，或者确定绳索是否足够垂直；

基于经过校正的角度反馈信息，朝向将把吊运车基本上置于负载上方的方向或者朝向使得绳索角度迫近其中绳索足够垂直的目标角度的方向移动至少所述吊运车。

5.如权利要求1所述的方法，其还包括：

利用经过校正的角度反馈信息来确定将要提升的负载是否基本上至少处于桥架下方，或者确定绳索是否足够垂直；

基于经过校正的角度反馈信息，朝向将把桥架基本上置于负载上方的方向或者朝向使得绳索角度迫近其中绳索足够垂直的目标角度的方向移动至少所述桥架。

6.如权利要求1所述的方法，其还包括：

把经过校正的角度反馈信息与用于生成警告的预定极限数值进行比较；

如果所述数值被超出，则向所述起重机的操作员生成警告。

7.如权利要求1所述的方法，其还包括：

把经过校正的角度反馈信息与预定极限数值进行比较；以及

如果所述极限数值被超出，则防止在增大绳索角度的绝对值的一个或更多方向上的提升以及/或者移动。

8.如权利要求6所述的方法，其还包括向用户设备发送根据所述比较的结果的控制信息，所述控制信息包括以下各项的至少其中之一：声音播放指令，振动指令，以及用于控制用户设备中的灯的照明指令。

9.如权利要求7所述的方法，其还包括向用户设备发送根据所述比较的结果的控制信息，所述控制信息包括以下各项的至少其中之一：声音播放指令，振动指令，以及用于控制用户设备中的灯的照明指令。

10.如权利要求1所述的方法，其还包括：

在所述起重机移动的同时，使用经过校正的角度反馈信息来计算估计摇摆角速度的绝对值；以及

如果估计摇摆角速度的绝对值大于某一极限，则检测到碰撞或负载缠结。

11.如权利要求10所述的方法，其还包括：

监测估计摇摆角速度的绝对值是否对于一个预定时间段保持大于所述极限；以及

响应于估计摇摆角速度的绝对值对于所述预定时间段保持大于所述极限而检测到碰撞或负载缠结。

12.如权利要求1所述的方法，其还包括：

把经过校正的角度反馈信息的绝对值与某一阈值进行比较；以及

如果所述阈值被超出，则检测到碰撞或负载缠结。

13.如权利要求1所述的方法，其还包括：

在所述起重机移动的同时，使用经过校正的角度反馈信息来计算估计角度加速度的绝对值；以及

如果估计角度加速度的绝对值满足预定规则，则检测到碰撞或负载缠结。

14.如权利要求1所述的方法，其还包括：

获得关于起重机正在其中移动的区域的信息以及对于绳索长度的估计；

利用所获得的绳索长度和角度反馈信息来检测负载或吊钩的估计三维位置；

把所述位置与关于所述区域的信息进行比较；以及

响应于检测到所述位置处于某一受保护区域内或其附近，停止所述起重机。

15.如权利要求1所述的方法，其还包括：

使用经过校正的角度反馈信息来抑制摇摆。

16.如权利要求1所述的方法，其中，所述角度反馈信息是通过仅仅一个传感器测量的。

17.如权利要求1所述的方法，其中，测量角度反馈信息的传感器被直接安装到所述起重绳索上，或者被安装在锚定到所述吊运车的所述起重绳索末端中，或者被安装在所述锚定点附近，或者被安装到所述起重绳索的固定装置，或者被安装到绳索卷筒的支持件，或者被安装到所述起重绳索末端附近的未被卷上到卷筒的一点，或者被安装到围绕所述起重绳索的套筒状结构。

18.一种用于起重机的配套工具，其包括：

将被安装在起重机的吊运车处或者与之邻近的角度传感器，用于测量来自所述起重机的起重绳索的角度反馈信息；以及

控制模块，其包括用于接收来自角度传感器的角度反馈信息的接口，用于施行如方法权利要求1所述的方法的装置，以及用于向起重机机制或者向用户接口提供相应的控制信息的接口。

19.如权利要求18所述的配套工具，所述配套工具还包括用于执行如权利要求2至17中任一项所述的方法的装置。

20.如权利要求18所述的配套工具，其中，所述角度传感器包括以下各项的至少其中之一：倾斜仪，加速度计，陀螺仪，以及铰链或关节接合的连杆。

21.如权利要求18所述的配套工具，所述配套工具还包括用以测量吊运车和/或桥架的速度改变的效应的角度失真传感器，并且所述控制模块还包括用于接收角度失真信息的接口。

22.如权利要求18所述的配套工具，所述配套工具还包括用于测量绳索长度的装置。

23.如权利要求22所述的配套工具，其中，所述用于测量绳索长度的装置包括：

将被安装在吊运车上的测量构件；

连接到测量构件并且将被连接到在卷动绳索时引导绳索的引导构件的线绳，其中所述线绳被设置成根据其所连接的引导构件的移动绕进和绕出测量构件；

其中，所述测量构件被配置成通过所述线绳确定吊钩与起重机的卷筒的距离。

24.如权利要求18所述的配套工具，所述配套工具还包括用于检测绳索的紧绷度的装置。

25.如权利要求24所述的配套工具，其中，所述用于检测绳索的紧绷度的装置包括一个或更多力传感器或测压元件或应变计，或者被配置成从起重电动机电流测量来检测所述紧绷度，或者通过经由接口接收负载重量测量信息来检测绳索的紧绷度。

26.如权利要求18所述的配套工具，其中，所述控制模块至少包括：

连接到用于接收角度反馈信息的接口以便接收角度反馈信息作为输入的低通滤波器；

利用参考速度信息或者起重机的速度或者起重机的加速度数值作为输入的增益；

连接到所述低通滤波器和所述增益以便接收输入的减法器，其被设置成从接收自低通滤波器的输入中减去接收自增益的输入，并且输出经过校正的角度反馈信息。

27.如权利要求26所述的配套工具，其中，所述控制模块还包括：

连接到减法器以从该处接收输入的死区单元；

连接到死区单元以从该处接收输入并且提供第一参考速度的增益；

用于在第一参考速度与第二参考速度之间进行选择的开关，第二参考速度是由操作员给出的速度；

连接到所述开关以获得输入的速率限制器；以及

连接到速率限制器以获得输入并且连接到用于向起重机或用户接口提供相应的控制信息的接口的控制器。

28.如权利要求26所述的配套工具，其中，

所述减法器是第一减法器，所述增益是第一增益；而且

所述控制模块还包括：

连接到减法器以从该处接收输入并且被配置成获得所述加速度数值以作为第二输入的观测器；

连接到观测器以获得输入的第二增益；

连接到第二增益以便限制第二增益的输出的第一速率限制器；

用于限制由操作员给出的速度的第二速率限制器；

连接到第一和第二速率限制器以便从第二速率限制器的输出中减去第一速率限制器的输出的第二减法器；以及

连接到第二减法器以接收所述从第二速率限制器的输出中减去第一速率限制器的输出的结果作为第一输入并且连接到用于向起重机或者向用户接口提供相应的控制信息的控制器。

29.如权利要求26所述的配套工具，其中，所述控制模块还包括：

连接到减法器以从该处接收输入并且被配置成获得所述加速度数值以作为第二输入的观测器；

命令处理单元，其连接到观测器以便接收来自该观测器的估计摇摆角度以作为第一输入，连接到减法器以便接收来自该减法器的经过校正的角度数值以作为第二输入，并且连接到一个接口以便通过该接口接收从操作员所给出的命令形成的参考速度以作为第三输入，所述命令处理单元还连接到速度控制单元以便通过经过修改的控制命令的形式向该速度控制单元提供控制信息。

30.如权利要求26所述的配套工具，其中，所述控制模块还包括用以提供所述加速度数值的微分器。

31.如权利要求18所述的配套工具，其中，所述控制模块还包括：

连接到用于接收角度反馈信息的接口以便接收角度反馈信息作为输入的低通滤波器；

连接到低通滤波器以便接收输入的减法器，其被设置成从接收自低通滤波器的输入中减去接收自角度失真传感器的输入，并且输出经过校正的角度反馈信息；

连接到所述接口以便接收角度失真信息作为输入的增益；

连接到所述减法器以从该处接收输入并且连接到所述增益以便接收加速度数值作为第二输入的观测器；

命令处理单元，其连接到观测器以便接收来自该观测器的估计摇摆角度以作为第一输入，连接到减法器以便接收来自该减法器的经过校正的角度数值以作为第二输入，并且连接到一个接口以便通过该接口接收从操作员所给出的命令形成的参考速度以作为第三输入，所述命令处理单元还连接到速度控制单元以便通过经过修改的控制命令的形式向该速度控制单元提供控制信息。

32.如权利要求18所述的配套工具，其中，所述控制模块包括计算单元或者计算单元和频率转换器以作为控制器。

33.如权利要求18到32当中的任一条所述的配套工具，其中，所述配套工具是在起重机的制造期间安装在起重机上的修复配套工具或装备。

34.一种起重机，其包括起重机机制、绳索以及如权利要求18或权利要求20到32当中的任一条所述的配套工具。

35.如权利要求34所述的起重机，所述起重机还包括用于执行如权利要求2至17中任一项所述的方法的装置。

36.如权利要求34所述的起重机，其还包括：

绳索在其上卷动的控制杆；

在控制杆之上引导绳索的引导构件；

安装在吊运车上的测量构件；

连接到引导构件和测量构件并且被配置成绕进和绕出测量构件的线绳；

其中，所述测量构件被配置成确定吊钩与起重机的卷筒的距离。

37.一种用于起重机的方法，该方法包括通过在起重机中安装如权利要求18或权利要求20到32当中的任一条所述的配套工具来提升所述起重机。