CN105523476A - 一种桥式起重机防摇控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥式起重机防摇控制方法和系统，其中，该方法包括：获取桥式起重机大车和/或小车的运行参数；根据大车和/或小车的运行参数和预先存储的速度优化参数曲线数据调整运行速度曲线；根据调整后的速度曲线转换起重机工作状态。本发明开环控制，无须安装检测摆角的相应传感器，因此系统精简，较易实现，成本较低。本发明具有很好的适应性，只需要对起重机运行的控制设备加入速度控制程序或者在变频器中加入防摇程序控制卡即可实现，无需添加其他设备，可用于目前大多数的桥式起重机中。

Description

一种桥式起重机防摇控制方法和系统

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种桥式起重机防摇控制方法和系统。

背景技术

桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备，广泛应用于室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所。然而，起重机在装卸货物时，尤其是在炼钢车间、核电厂、垃圾处理厂等无人工作环境中，由于大车和/或小车的速度变化以及外节干扰因素的影响，使吊钩产生前后、左右的来回摆动，在影响生产效率的同时造成了一定的安全隐患。虽然依靠起重机操作员的实际操作经验可以实现货物的安全运输和定位卸货，但是由于熟练起重机操作员的训练周期长和工作强度大等原因，使得工作效率的提高受到很大限制。因此迫切要求出现桥式起重机的自动控制系统，可以解决对操作员经验的过分依赖性，从而大幅度的提高工作效率。在这样的背景下，研究桥式起重机的防摇技术，实现平稳地装卸、起吊、运行货物成为了世界范围的起重机制造商和研究机构所关注的焦点之一。优良的桥式起重机防摇技术能够保证大车和/或小车运行至目标位置时吊钩摇摆的偏角在限制范围之内，甚至在整个过程中都以小偏角运动。这样一来，桥式起重机的工作效率得到了大大提升，在特殊工作环境下的安全性也得到了保障。因此，研究桥式起重机的防摇技术非常有意义。

桥式起重机的防摇控制策略经历了人工防摇、机械式防摇、电子式防摇等方法，电子式防摇又分为开环和闭环两大类。目前，在起重机领域应用得较广的是机械式的防摇方法。此外，开环、闭环策略也有一些应用。现有的控制策略大多因外围设备太多，结构复杂，可靠性差，维修保养工作量大且价格昂贵等因素而无法推广应用。

目前的机械式防摇装置大多设置在港口的集装箱起重机上，对吊重起升或水平移动过程进行防摇控制，原理大多侧重于增加系统阻尼、利用多根钢丝绳辅助来达到防摇目的。因此，机械式防摇方法往往具有非常复杂的机械结构，维修麻烦，不具泛用性和鲁棒性。此外，由于需要在起重机上附加机械装置，对起重机本身的结构、性能可能会带来不良影响，且机械装置本身也面临寿命、可靠性、维护等问题。

闭环防摇系统的防摇效果较为可靠，鲁棒性好，但需要在起重机上安装检测诸多变量的传感器，需要许多外围设备辅助实现。此外，控制系统相对开环系统复杂得多，系统维护困难，成本高昂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何精确控制桥式起重机大车和/或小车的运动速度，防止吊钩摇摆。

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种桥式起重机防摇控制方法和系统。

第一方面，本发明提供一种桥式起重机防摇控制方法，包括：

获取桥式起重机大车和/或小车的运行参数；

根据大车和/或小车的运行参数和速度曲线补偿参数调整其运行速度曲线；

根据调整后的速度曲线转换起重机工作状态。

可选地，所述桥式起重机的运行参数包括大车和/或小车的最优运行速度曲线、钢丝绳长、大车和/或小车的加速度值。

可选地，所述速度曲线补偿参数是通过遗传算法或粒子群算法优化选择得到的。

可选地，所述速度曲线补偿参数是通过以下方法得到的：

确定进化染色体基因；

产生进化种群；

计算种群中吊钩的运动状态；

判断当前吊钩是否满足预设条件，如果满足则结束；如果不满足则复制染色体基因，执行交叉、变异，返回生成新的种群，直至满足预设条件。

可选地，所述进化染色体基因包括加速阶段或减速阶段大车和/或小车的加速度，预先存储的最优速度曲线，大车和/或小车的运动状态改变的时间点。

可选地，所述计算种群中吊钩的运动状态还包括对种群中每一个个体产生的速度曲线进行数值仿真的步骤：

对种群中每一个个体产生的速度曲线按照数学模型进行数值仿真，得到大车和/或小车达到终态时吊钩的运动状态；

根据大车和/或小车达到终态时的吊钩的运动状态，从当前群体个选出优良的个体。

可选地，所述大车和/或小车的运行速度曲线是通过以下方式调整的：

var_n＝var_n′+F_nL(ΔL)+F_nL(ΔV)+F_na(Δa)+F_nθ(Δθ)

其中，var_n表示调整后的最优速度曲线，var’_n表示典型工况下的最优速度曲线，F_nL(ΔL)、F_nv(Δv)、F_na(Δa)、F_nθ(Δθ)分别表示最优曲线第n个节点的补偿参数与实际工况下绳长偏差ΔL、速度偏差Δv、加速度偏差Δa以及吊钩摆角偏差Δθ的补偿计算关系，n为自然数。

再一方面，本发明还提供一种桥式起重机防摇控制系统，包括：

信息获取单元，用于获取大车和/或小车的运行参数；

速度控制单元，用于根据大车和/或小车的运行参数和速度补偿参数调整运行速度曲线；

执行单元，用于根据调整后的速度曲线转换起重机的工作状态。

可选地，所述速度控制单元还包括速度曲线参数优化单元，用于通过遗传算法或粒子群算法对预先存储的速度曲线补偿参数进行优化。

可选地，所述速度控制单元还包括：

大车和/或小车的运行速度调整单元，用于通过以下方式调整大车和/或小车的运行速度曲线：

var_n＝var_n′+F_nL(ΔL)+F_nL(ΔV)+F_na(Δa)+F_nθ(Δθ)

其中，var_n表示调整后的最优速度曲线，var’_n表示典型工况下的最优速度曲线，F_nL(ΔL)、F_nv(Δv)、F_na(Δa)、F_nθ(Δθ)分别表示最优曲线第n个节点的补偿参数与实际工况下绳长偏差ΔL、速度偏差Δv、加速度偏差Δa以及吊钩摆角偏差Δθ的补偿计算关系，n为自然数。

由上述技术方案可知，本发明提供的桥式起重机防摇控制方法和系统，根据司机指定的速度档位，从存储中读取典型工况下的最优速度曲线参数；根据各个传感器送来的钢丝绳长L、速度v与加速度a数值、以及状态观测器估计的吊钩起始摆角计算修正最优速度曲线各个参数；根据最优速度曲线的参数，计算得出最优速度曲线，并输出。本发明此方法为开环控制，因此系统精简，无须安装检测摆角的相应传感器，较易实现，成本较低。此外，采用针对各种工况离线优化速度曲线的办法，将复杂的计算任务从控制中分离开来，减小了对控制器的要求。针对司机在操作中随时可能改变操作状态的问题，采用了在操作改变时动态重新生成速度曲线的办法，可以减少司机随意操作对防摇效果的影响。本发明具有很好的适应性，只需要对大车和/或小车运行的控制设备加入速度控制程序或者在变频器中加入防摇控制卡即可实现，无需添加其他设备，可用于目前大多数的桥式起重机中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中一种桥式起重机防摇控制方法流程示意图；

图2为本发明一个实施例中一种小车最优速度曲线示意图；

图3为本发明一个实施例中小车最优运行曲线的遗传算法程示意图；

图4本发明为一个实施例中控制器结构示意图；

图5本发明为一个实施例中系统简化力学模型示意图；

图6本发明为一个实施例中以速度作为输入的Matlab数学模型示意图；

图7为本发明一个实施例中一种桥式起重机防摇控制系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种桥式起重机防摇控制方法，包括：获取桥式起重机大车和/或小车的运行参数；根据运行参数和速度补偿参数调整起重机大车小车的运行速度曲线；根据调整后的速度曲线转换起重机的工作状态。下面对本发明和提供的桥式起重机防摇控制方法展开详细的说明。

桥式起重机的大车和/或小车在实际运行过程中按照司机给定的速度档位选择相应的速度曲线参数，并根据当前绳长修正得到的最优速度曲线参数，按照此速度曲线加速和减速，在司机没有出现随机操作的时候，其最优速度曲线不会发生变化，起重机将按照最优速度曲线到达终点。

首先，介绍获取运行参数的步骤。

在实际运行过程中，按照司机给定的速度档位选择相应的速度执行。大车和/或小车运行的参数包括钢丝绳长度L、速度v、加速度值a、和吊钩起始摆角θ。在小车工作状态优化过程中，可以根据当前钢丝绳长度L、速度v、加速度值a、以及状态观测器估计的吊钩起始摆角θ修正工作状态。

其次，介绍根据运行参数和预先存储的速度补偿参数调整小车的运行速度曲线的步骤。

最优速度曲线是通过在原本的梯形速度曲线中加入一段振荡信号形成的，通过振荡信号来减小摆角。振荡信号有多种形式，如多项式曲线、正弦曲线等。以正弦信号为例，图2为普通的小车运行速度曲线在优化后的形式，通过在速度曲线的加速阶段加入一段正弦信号，将正弦信号加入的时机、频率、强度作为曲线待优化的参数，从而实现对该速度曲线进行参数化。各参数的说明如下：a1、a2分别是两个加速阶段的加速度，A1和A2分别是两个正弦信号的强度，t1、t2、t3、t4对应于速度曲线几个运动状态改变的时间点。

在计算机中可通过小车-吊重系统的数学模型计算出小车在加速阶段终点的运动状态(运行状态包括摆角、其角速度大小和角加速度等)。基于此，可以采用进化算法，如遗传算法、粒子群算法等对速度曲线的各参数进行优化选择，得到防摇效果最好的速度曲线。

如图3所示，以遗传算法为例，利用遗传算法对速度曲线的各个参数进行优化，直至最终的摆角、其角速度大小和角加速度达到最小。在本发明中，优选以加速阶段加速度，速度补偿参数，运动状态改变的时间点作为染色体基因，采用遗传算法对速度曲线的各个参数进行优化。

确定进化染色体基因；产生进化种群；计算种群中吊钩的运行状态参数(吊钩的摆角、其角速度大小和角加速度)；判断当前吊钩的运行状态参数是否满足预设条件，如果满足则结束；如果不满足则复制染色体基因，执行交叉、变异，返回生成新的种群，直至满足预设条件。按照此方法，可以按照预定的几个速度档位以及目标起重机的典型工作情况，分别得到最优的速度曲线。同理，减速阶段可采用同样的方法得到速度曲线。对得到的参数采用进化算法，如遗传算法、粒子群算法等进行优化计算，每组参数可以生成一条速度曲线，利用起重机-摆角数学模型得到按照这条速度曲线运行后最终的运行状态条，经过不断的进化和选择，可以得出最优的参数。

采用遗传学算法对速度曲线的各个参数进行补偿优化的过程分为以下几步：

(1)编码：在进行搜索之前先将最优参数表示成遗传空间的基因型串结构数据。用数组[a1、a2、A1、A2、t1、t2、t3、t4]表示这个结构，数组的每个元素即代表一个待优化的参数。对基因的编码采用浮点编码法，将数组中每个元素的二进制浮点数连接起来，表示为一个基因。

(2)初始群体的生成：针对每一个参数，首先在经验范围内给定一个随机数产生范围，再随机产生若干个初始串结构数据，每个串结构数据称为一个个体，若干个个体构成了—个群体,以这若干个串结构数据作为初始点开始迭代。

(3)仿真计算：对种群中每一个个体产生的速度曲线按照数学模型进行数值仿真，得到小车速度达到终态时的最终摆角θ、其角速度θ’和角加速度。

本方法的实现首先要建立大车和/或小车-吊重系统的数学模型，通过数学模型求解在一定速度曲线下吊钩的运行状态。

图5为简化的大车和/或小车-吊重系统力学模型。吊重通过绳索与小车相连，在行走电机的水平驱动F_x的作用下在水平轨道上运动。其中大车和/或小车的质量为M，吊重的质量为m，钢丝绳长度l，绳索张力F_l。在大车和/或小车运动中所受到的阻力(包括接触面的摩擦力、运动的空气阻力等)记为f_x，吊重在摆动中受到的阻力对悬挂点产生的阻力力矩记为M_f，钢丝绳上升时受到的阻力为f_l。对力学模型建立拉格朗日方程，可推出系统的数学模型：

忽略绳长变化，对其线性化得：

令F_x＝u，得：

选择位移x、速度角度θ、角速度为系统的状态变量，角度θ为系统的输出y，驱动力u为输入量，并令则得到：

记成向量、矩阵形式为：

以速度作为输入时，需要作如下变换：

以速度作为输入的模型如图6所示，图中参数分别为：K1＝m，K2＝1/Ml，K＝Mg，K4＝D_x，K5＝(M+m)g。可以将速度曲线作为输入，通过该模型可以得到钢丝绳摆角的仿真曲线，同时可以得到运行到最终的摆角的运行状态。

(4)选择：根据最终仿真计算得出的从当前群体个选出优良的个体(即摆角的残余振荡被充分抑制或消除)，使它们有机会作为父代为下一代繁殖子代。选择的标准是最终吊钩摆动所具有的能量，这一数值可以用(|θ|+θ’^2)表示，该式表征了摆角最终的势能与动能。这一数值越小，个体也越优良。

(5)交叉：对种群个体进行两两交叉，其交叉的方法为：首先规定一个交叉概率，遍历每个奇数序号基因个体，并按照概率随机对相邻两个基因个体进行交叉。交叉采用单点交叉，并按照不打断原有参数的原则，断点皆从浮点数的整数倍处开始，随机从某一点处开始交换基因片段。

(6)变异：首先在群体中随机选择一个个体，对于选中的个体以一定的概率随机地改变串结构数据中某个串的值。变异发生的概很低，通常取值在0.001～0.01之间。

按照此方法，可以按照预定的几个速度档位以及目标起重机的典型工作情况，分别得到最优的速度曲线。同理，减速阶段可采用同样的方法得到速度曲线。

如图4所示，状态观测器对大车和/或小车速度进行实时的分析计算，能够根据数学模型估计出吊钩当前的运行状态。通过确定吊钩运行状态与大车和/或小车速度的关系，利用状态观测器可以根据大车和/或小车的历史运行状态获得当前吊钩摆角的观测值，把这个观测值作为当前的摆角状态反馈提供给运动控制器作为输入。控制器获取当前的速度信息，并根据状态观测器计算出的摆角的估计值、当前速度等因素从存储器当中读取相应的速度曲线的适宜参数，并可经过插值计算等得到下一阶段内的速度曲线，并将其输出。

通过以上步骤，得到了在典型工况下的最优速度曲线。在实际运行中存在不同的钢丝绳长L、速度v与加速度a、吊钩起始摆角θ等因素，按照不同的工况，最优速度曲线的参数也将发生变化。针对这个问题，并同时考虑到在起重机控制器内实现的可能性，需要对最有速度曲线的各个参数做进一步的补偿。发明采用了参数补偿的办法修正最优速度曲线的各个参数。即针对上述几个因素，在L、v、a、θ的变化范围内划分间隔，采用控制变量的办法，保持其他3个因素不变，分别改变钢丝绳长L、速度v与加速度a、吊钩起始摆角θ，通过上述的遗传算法得到每一个因素下新的工况下的最优速度曲线各个参数，通过多项式曲线拟合，得到最优速度曲线参数的补偿值与上述L、v、a、θ因素之间的数学关系F_nm(△)。其中n代表最优曲线参数a1、a2、A1、A2、t1、t2、t3、t4等，m代表上述工况因素L、v、a、θ等。例如：在典型工况下通过遗传算法得到了了一组最优参数，要得到最优参数a1与绳长L的关系，则可在L的范围内选择若干个点，在每一个点采用遗传算法得到相应的一组最优参数。对于每一个曲线参数，可以通过以下拉格朗日多项式插值公式进行计算：

其中x代表绳长差△L，F(x)代表参数a1与绳长差△L的关系，y_k代表第k个点求得的△a1，x_k代表第k个点的绳长差△L。

若F_nm(△)采用4次多项式插值得到，a1与绳长因素L的关系可表示为:

△a1＝w0△L+w1△L+w2△L²+w3△L³

在该关系存储表的格式可采用下表形式：

	w0	w1	w2	w3
					a1
a2
					A1
A2
					t1
t2
					t3
t4

最后，介绍根据调整后的速度曲线转换起重机的工作状态。

得到大车和/或小车运行的最优速度曲线后，按最优速度曲线调整速度，以保证大车和/或小车在加速过程中或减速过程中稳定运行。大车和/或小车在实际运行过程中按照司机给定的速度档位选择相应的速度曲线参数，并根据当前绳长修正最优速度曲线参数，按照此速度曲线加速和减速，在司机没有出现随机操作的时候，大车和/或小车的最优速度曲线不会发生变化，大车和/或小车将按照最优速度曲线到达终点。避免吊钩产生前后、左右的来回摆动，提高产效率的同时减少安全隐患。

在实际运行过程中，司机的操作往往具有随意性。由于无摆角检测，司机操作的随意性会严重影响到防摇的效果，甚至使其不可控。为了解决这个问题，在司机改变操作状态时根据当前大车和/或小的速度、摆角等工况信息对大车和/或小在下一阶段内的运行曲线重新进行优化选择。采用开环控制方法，无需添加对吊钩摆角的检测装置。利用状态观测器根据大车和/或小的历史运动状态，借助数学模型对当前吊钩的摆角进行状态估计，传送给控制器进行处理。当司机的操作发生变化时，大车和/或小车控制器将会收到一个改变信号，此时，大车和/或小车控制器根据此时的速度v、加速度a、以及摆角θ开始调整最优运行曲线。大车和/或小车在实际运行中存在不同的钢丝绳长L、速度v与加速度a、吊钩起始摆角θ等因素，按照不同的工况，最优速度曲线的参数也将发生变化。针对这个问题，并同时考虑到在大车和/或小车控制器内实现的可能性，需要对最有速度曲线的各个参数做进一步的补偿。发明采用了参数补偿的办法修正最优速度曲线的各个参数。即针对上述几个因素，采用控制变量的办法，在一定的间隔下分别改变钢丝绳长L、小车速度v、加速度a、吊钩起始摆角θ,其中钢丝绳长L的该变量为ΔL、速度v的该变量为Δv、加速度a的该变量为Δa、吊钩起始摆角θ的该变量为Δθ。通过改变大车和/或小车的运行参数得到每一个因素下最优速度曲线各个参数。所述大车和/或小车的运行速度曲线是通过以下方式调整的：

var_n＝var_n′+F_nL(ΔL)+F_nL(ΔV)+F_na(Δa)+F_nθ(Δθ)

其中，var_n表示调整后的最优速度曲线，var’_n表示典型工况下的最优速度曲线，F_nL(ΔL)、F_nv(Δv)、F_na(Δa)、F_nθ(Δθ)分别表示最优曲线第n个节点的补偿参数与实际工况下绳长偏差ΔL、速度偏差Δv、加速度偏差Δa以及吊钩摆角偏差Δθ的补偿计算关系，n为自然数。

通过多项式曲线拟合，得到最优速度曲线参数之与上述每个因素之间的数学关系F_nm(Δ)。其中n代表图2中最优曲线参数a1、a2、A1、A2、t1、t2、t3、t4等，m代表上述工况因素L、v、a、θ等。以上的数学关系可以函数的形式存放在大车和/或小车控制器中，而上述方法得到的最优速度曲线参数与速度档位之间的数学关系是一一对应的，可以数组的形式存放在小车控制器中。按照此速度曲线加速和减速，在司机没有出现随机操作的时候，大车和/或小车的最优速度曲线不会发生变化，大车和/或小车将按照最优速度曲线到达终点。

本发明采用针对各种工况离线优化速度曲线的方法，将复杂的计算任务从控制中分离开来，大车和/或小车生成最优速度曲线只需要简单的查表和修正，减小了对控制器的要求。本发明通过在原本的梯形速度曲线中加入一段震荡信号，通过震荡信号来减小摆角。震荡信号有多种形式，如多项式曲线、正弦曲线等。以图2中的正弦信号为例，调整正弦信号的加入时间、频率、幅值等信息，在计算机中通过力学模型模拟计算出大车和/或小车在加速阶段终点的运行状态。按照此思想，减速阶段可采用同样的方法得到速度曲线。曲线需要优化选择才能达到最佳防摇效果，由于其为连续量，在计算上具有困难。因此得到的速度曲线其进行参数化，以将其变量数转化为有限个数，通过对参数进行选择来对该曲线进行优化，优化的目标是使小车按照此曲线运行具有最佳的防摇效果。采用了参数补偿的办法修正最优速度曲线的各个参数。采用控制变量的办法，在一定的间隔下分别改变钢丝绳长L、速度v与加速度a、吊钩起始摆角，通过进化算法得到每一个因素下最优速度曲线各个参数，通过多项式曲线拟合，得到最优速度曲线参数与上述每个因素之间的数学关系。本发明利用存放了不同速度档位的典型工况下最优曲线的参数，以及得到的工况补偿计算方法，实际运行时根据档位和工况信息计算出最优速度曲线。在加减速的过程中当司机操作发生变化时，向控制器发出一个信号，控制器根据起重机当前的运行状态和摆角的估计值重新生成该运行阶段余下的运行速度曲线，大车和/或小车按照此速度继续运行。

为进一步体现本发明提供的桥式起重机防摇控制方法的优越性，本发明还提供一种应用上述所述的防摇控制系统，如图7所示，该系统包括：信息获取单元，用于获取小车的运行参数；速度控制单元，用于根据大车和/或小车的运行参数和速度补偿参数调整运行速度曲线；执行单元，用于根据调整后的速度曲线转换起重机的工作状态。下面对本发明提供的桥式起重机防摇控制系统展开详细说明。

在本发明中，所述速度控制单元还包括速度曲线参数优化单元，用于通过遗传算法或粒子群算法计算速度补偿参数。所述速度控制单元还包括运行速度调整单元，用于通过以下方式调整大车和/或小车的运行速度曲线：

var_n＝var’_n+F_nL(△L)+F_nL(△v)+F_na(△a)+F_nθ(△θ)

其中，var_n表示调整后的最优速度曲线，var’_n表示典型工况下的最优速度曲线，F_nL(△L)、F_nv(△v)、F_na(△a)、F_nθ(△θ)分别表示最优曲线第n个节点的补偿参数与实际工况下绳长偏差△L、速度偏差△v、加速度偏差△a以及吊钩摆角偏差△θ的补偿计算关系，n为自然数。

在此需要说明的是在本发明中，本发明提供的桥式起重机防摇控制系统的工作过程与上述的桥式起重机防摇控制方法大致相同，具体过程可以参考上述桥式起重机防摇控制方法，再次不再一一赘述。

综上所述，本发明提供的桥式起重机防摇控制方法和系统，根据司机指定的速度档位，从存储中读取典型工况下的最优速度曲线参数；根据各个传感器送来的钢丝绳长L、速度v与加速度a数值、以及状态观测器估计的吊钩起始摆角计算修正最优速度曲线各个参数；根据最优速度曲线的参数，计算得出最优速度曲线，并输出。本发明此方法为开环控制，因此原理简单，系统精简，无须安装检测摆角的相应传感器，较易实现，成本较低。此外，采用针对各种工况离线优化速度曲线的办法，将复杂的计算任务从控制中分离开来，减小了对控制器的要求。针对司机在操作中随时可能改变操作状态的问题，采用了在操作改变时动态重新生成速度曲线的办法，可以减少司机随意操作对防摇效果的影响。本发明具有很好的适应性，只需要对小车运行的控制设备加入速度控制程序或者在变频器中加入防摇控制卡即可实现，无需添加其他设备，可用于目前大多数的桥式起重机中。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种桥式起重机防摇控制方法，其特征在于，包括：

获取桥式起重机大车和/或小车的运行参数；

根据大车和/或小车的运行参数和速度曲线补偿参数调整其运行速度曲线；

根据调整后的速度曲线转换起重机工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述桥式起重机的运行参数包括大车和/或小车的最优运行速度曲线、钢丝绳长、大车和/或小车的加速度值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述速度曲线补偿参数是通过遗传算法或粒子群算法优化选择得到的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述速度曲线补偿参数是通过以下方法得到的：

确定进化染色体基因；

产生进化种群；

计算种群中吊钩的运动状态；

判断当前吊钩是否满足预设条件，如果满足则结束；如果不满足则复制染色体基因，执行交叉、变异，返回生成新的种群，直至满足预设条件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述进化染色体基因包括加速阶段或减速阶段大车和/或小车的加速度，预先存储的最优速度曲线，大车和/或小车的运动状态改变的时间点。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算种群中吊钩的运动状态还包括对种群中每一个个体产生的速度曲线进行数值仿真的步骤：

对种群中每一个个体产生的速度曲线按照数学模型进行数值仿真，得到大车和/或小车达到终态时吊钩的运动状态；

根据大车和/或小车达到终态时的吊钩的运动状态，从当前群体个选出优良的个体。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大车和/或小车的运行速度曲线是通过以下方式调整的：

var_n＝var_n′+F_nL(ΔL)+F_nL(ΔV)+F_na(Δa)+F_nθ(Δθ)

其中，var_n表示调整后的最优速度曲线，var’_n表示典型工况下的最优速度曲线，F_nL(△L)、F_nv(△v)、F_na(△a)、F_nθ(△θ)分别表示最优曲线第n个节点的补偿参数与实际工况下绳长偏差△L、速度偏差△v、加速度偏差△a以及吊钩摆角偏差△θ的补偿计算关系，n为自然数。

8.一种桥式起重机防摇控制系统，其特征在于，包括：

信息获取单元，用于获取大车和/或小车的运行参数；

速度控制单元，用于根据大车和/或小车的运行参数和速度补偿参数调整运行速度曲线；

执行单元，用于根据调整后的速度曲线转换起重机的工作状态。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述速度控制单元还包括速度曲线参数优化单元，用于通过遗传算法或粒子群算法对预先存储的速度曲线补偿参数进行优化。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述速度控制单元还包括：

大车和/或小车的运行速度调整单元，用于通过以下方式调整大车和/或小车的运行速度曲线：

var_n＝var_n′+F_nL(ΔL)+F_nL(ΔV)+F_na(Δa)+F_nθ(Δθ)

其中，var_n表示调整后的最优速度曲线，var’_n表示典型工况下的最优速度曲线，F_nL(△L)、F_nv(△v)、F_na(△a)、F_nθ(△θ)分别表示最优曲线第n个节点的补偿参数与实际工况下绳长偏差△L、速度偏差△v、加速度偏差△a以及吊钩摆角偏差△θ的补偿计算关系，n为自然数。