CN106081916B - 一种无人值守天车的拟人控制方法和控制模块 - Google Patents

一种无人值守天车的拟人控制方法和控制模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人值守天车的拟人控制方法和控制模块，控制方法包括下放主钩步骤、相同的大车和小车启动步骤、相同的大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤。控制模块包括用于实现所述下放主钩步骤和控制大车及小车启动步骤的功能模块FB504、用于实现大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤的功能模块FB510和功能模块FB520、用于调用并与其它功能模块通讯的功能模块FB501。它将手动驾驶天车时的运行优点与现有无人值守天车相结合，采用和天车工相同的手法及技术控制天车的运行，进一步提高了天车无人值守系统的先进性、多功能性以及高效性，为天车的全自动化发展提供了一个新的思路。

Description

一种无人值守天车的拟人控制方法和控制模块
技术领域
本发明设计一种天车的控制方法和控制模块,尤其是一种无人值守天车的拟人控制方法和控制模块,属于天车自动控制技术领域。
背景技术
随着科学技术的进步，智能化工厂的发展，人工智能化的库房管理所带来的经济效益为钢铁行业注入了新的活力，其中库房管理的智能化和信息化对于企业整个生产环节和物流环节的桥梁作用有目共睹。无人值守天车作为库房管理中的主要设备，其作用是决定性的，而正是由于工厂的智能化和信息化的发展，使企业运转节奏明显加快，无人值守天车作为起桥梁作用的主要设备，它的运行效率直接影响着企业运转的各个环节。目前，在钢铁企业中生产线满负荷生产时，无人值守天车全速运行也无法满足生产线上下物料的需求；在成品库发货量大时，无人值守天车也无法满足发货需求。目前影响无人值守天车运行效率的主要有以下3个原因：
1.无人值守天车的主要运行设备有大车、小车及主钩；目前，国内外对无人值守天车的控制主要采用顺序控制方法，顺序控制的特点就是一步接一步的动作，上一步动作完成，下一步才能动作。在无人值守天车中顺控的特点是:1)大车与小车都到目标位后，主钩才能动作；2)主钩到目标位后，大车及小车才能进行下一动作。又由于大车、小车及主钩的控制方法绝大多数采用的是位置控制，即根据目标值与实际值差值决定大车、小车及主钩的速度，越接近目标值速度越慢，运行相同的距离也就越耗时，这样的控制方式就引起了顺控步与步之间的衔接时间过长，后一个动作等待时间过长，直接导致无人值守天车一个工作循环时间加长。
2. 无人值守天车在吊物过程中，吊物会产生惯性摆动，吊物摆动影响无人值守天车的正常作业，所以控制吊物摆动是无人值守天车控制中必不可少的部分；目前国内普遍采用的是速度分段控制法，它的缺点是摆角控制精度低，且当无人值守天车到达目标位后，无法在进行摆动调整，只能等待吊物摆动自由停止，又因为无人值守天车定位精度要求高，摆角要控制到±1度以内，才允许下放吊物，所以此方法适用于摆角要求不高的场合，用于无人值守天车控制摆角，需要更多的等待时间，这也是导致无人值守天车工作循环时间长的原因。
3. 无人值守天车自身的大车、小车及主钩电机功率和其他电气及机械特性的原因，使无人值守天车在全速运行时也难以达到高效率。
无人值守天车作为钢铁企业各个环节的重要串联设备，提高它的运行效率、减少它的周期运行时间，满足高速生产和物流需求，是当前天车无人值守系统需要解决的首要问题，基于当前复杂的钢铁形势，如何解决这一难题并使之成为公司的创效点意义重大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无人值守天车的拟人控制方法。
本发明所采用的技术方案是：
技术方案一：
一种无人值守天车的拟人控制方法，包括下放主钩步骤：由以下具体步骤组成：
步骤A-1：根据吊物的尺寸信息、吊装位置以及吊物放置位置与地面相对高度，计算出主钩下降的目标值以及主钩从当前位置下降到目标值所需的下降时间T1；
步骤A-2：根据所述主钩下降时间T1和无人值守天车的大车或小车的运行参数，计算出在主钩下降时间T1内大车或小车的移动距离S1；
步骤A-3：在大车或者小车距离行驶目标位置的距离小于等于移动距离S1时，控制主钩下降。
所述的无人值守天车的拟人控制方法，还包括相同的大车和小车启动步骤：在无人值守天车取放吊物的过程中，当主钩高度提升到安全高度H2以后，控制大车或小车启动，开始运行。
所述无人值守天车的拟人控制方法，还包括相同的大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤,由以下具体步骤组成：
步骤B-1：当大车或小车运行至距离目标值小于等于预设阈值时，判断所述吊物的摆角θ是否处于±1度以内；如果是，转向步骤B-2，否则，转向步骤B-3；
步骤B-2：所述大车或小车以原有的斜坡速度V2继续运行至目标位置；结束；
步骤B-3：实时监控及判断所述吊物摆角θ的度数；第一预设角度大于第二预设角度；如果摆角θ大于等于第一预设角度，转向步骤B-4，如果摆角θ小于等于第二预设角度，转向步骤B-5，如果摆角θ介于第一预设角度和第二预设角度之间，则保持当前输出速度；这样实时控制直至大车或小车抵达目标位置，结束；
步骤B-4：所述大车或小车的最终输出速度V1调整为V1=V2+V3；V3为速度调整值，其脉冲宽度和幅值根据摆角θ超出预设的控制角度范围的大小及其周期确定，以达到精确控制；结束；
步骤B-5：所述大车或小车的最终输出速度V1调整为V1=V2-V3；V3为速度调整值，其脉冲宽度和幅值根据摆角θ超出预设的控制角度范围的大小及其周期确定，以达到精确控制，结束。
技术方案二：
一种实现技术方案一所述无人值守天车的拟人控制方法的控制模块，包括功能模块FB501、功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520；所述功能模块FB501用于实现拟人控制方法的选择、调用功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520及与其通讯；所述功能模块FB504用于实现所述下放主钩步骤和控制大车及小车启动步骤；所述功能模块FB510、功能模块FB520分别用于实现大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明使无人值守天车有多种控制方式，且操作工可以根据需要进行选择。
2、本发明减少无人值守天车顺序控制法步与步之间的等待时间，缩短无人值守天车顺序控制循环时间，提高无人值守天车的运行效率。
3、本发明提高无人值守天车控制吊物摆动的精度，减少所需的等待时间，缩短无人值守天车循环工作时间，提高无人值守天车的运行效率。
4、本发明弥补了由于天车本身电气及机械特性不足所带来的低效率运行，使无人值守天车进入高效运行阶段。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中下放主钩步骤的逻辑顺控原理图；
图2是本发明中控制大车或小车启动步骤的逻辑顺控原理图；
图3是本发明中大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤的逻辑顺控原理图；
图4是本发明中执行下放主钩步骤和大车启动步骤的实际曲线图；
图5是本发明中执行大车的阶跃脉冲减速调整步骤的实际曲线图；
图6是本发明中的控制流程图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种无人值守天车的拟人控制方法，包括下放主钩步骤：由以下具体步骤组成：
步骤A-1：根据吊物的尺寸信息、吊装位置以及吊物放置位置与地面相对高度，计算出主钩下降的目标值以及主钩从当前位置下降到目标值所需的下降时间T1；
步骤A-2：根据所述主钩下降时间T1和无人值守天车的大车或小车的运行参数，计算出在主钩下降时间T1内大车或小车的移动距离S1；
步骤A-3：在大车或者小车距离行驶目标位置的距离小于等于移动距离S1时，控制主钩下降，这样当大车或小车到达行驶目标位置时，主钩也到达下降目标位置，节省了主钩下降所消耗的时间。
如图2所示，所述无人值守天车的拟人控制方法，还包括相同的大车和小车启动步骤：在无人值守天车取放吊物的过程中，当主钩高度提升到安全高度H2以后，控制大车或小车启动，开始运行。这样大车或小车提前移动，节约了天车的工作周期时间。综上所述，无人值守天车工作周期缩短，提高了工作效率。
如图3所示, 所述无人值守天车的拟人控制方法，还包括相同的大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤,由以下具体步骤组成：
步骤B-1：当大车或小车运行至距离目标值小于等于1000毫米时，判断所述吊物的摆角θ是否处于±1度以内；如果是，转向步骤B-2，否则，转向步骤B-3；
步骤B-2：所述大车或小车以原有的斜坡速度V2继续运行至目标位置；结束；
步骤B-3：实时监控及判断所述吊物摆角θ的度数；如果摆角θ大于等于+1度，转向步骤B-4，如果摆角θ小于等于-1度，转向步骤B-5，如果摆角θ达到±1度以内，则保持当前输出速度；这样实时控制直至大车或小车抵达目标位置，结束。
步骤B-4：所述大车或小车的最终输出速度V1调整为V1=V2+V3；V3为速度调整值，其脉冲宽度和幅值根据摆角θ超出控制角度范围的大小及其周期确定，以达到精确控制；
步骤B-5：所述大车或小车的最终输出速度V1调整为V1=V2-V3；V3为速度调整值，其脉冲宽度和幅值根据摆角θ超出控制角度范围的大小及其周期确定，以达到精确控制。
实施例2：
一种实现实施例1所述无人值守天车的拟人控制方法的控制模块，包括功能模块FB501、功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520；所述功能模块FB501为主功能块：1）负责调用功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520，协调内部逻辑的执行；2）建立与功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520的通讯链接，保证相关数据正常发送接收；3）实现拟人控制方法的选择功能，即具有使能引脚，此引脚由中间变量M100.0控制，当M100.0值为1时，使能FB501，投入拟人控制；当M100.0值为0时，禁用FB501，取消拟人控制；此中间变量M100.0与操作画面按钮相关联，操作工可以通过按钮选择是否投入拟人控制功能。所述功能模块FB504为最优顺序功能模块，用于实现所述下放主钩步骤和大车及小车启动步骤，负责模拟操作工的操作方法，实现天车的三方向联动，达到最优的顺序控制。所述功能模块FB510及功能模块FB520分别为大车和小车跟随式摆角控制功能模块，用于实现大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤：结合操作工的跟随式稳钩方法，采用小阶跃脉冲速度策略控制吊物摆动，对摆角实现高精度控制。

Claims (2)

1.一种无人值守天车的拟人控制方法，其特征在于：包括下放主钩步骤：由以下具体步骤组成：
步骤A-1：根据吊物的尺寸信息、吊装位置以及吊物放置位置与地面相对高度，计算出主钩下降的目标值以及主钩从当前位置下降到目标值所需的下降时间T1；
步骤A-2：根据所述主钩下降时间T1和无人值守天车的大车或小车的运行参数，计算出在主钩下降时间T1内大车或小车的移动距离S1；
步骤A-3：在大车或者小车距离行驶目标位置的距离小于等于移动距离S1时，控制主钩下降；
该方法还包括相同的大车和小车启动步骤：在无人值守天车取放吊物的过程中，当主钩高度提升到安全高度H2以后，控制大车或小车启动，开始运行；
该方法还包括相同的大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤，由以下具体步骤组成：
步骤B-1：当大车或小车运行至距离目标值小于等于预设阈值时，判断所述吊物的摆角θ是否处于±1度以内；如果是，转向步骤B-2，否则，转向步骤B-3；
步骤B-2：所述大车或小车以原有的斜坡速度V2继续运行至目标位置；结束；
步骤B-3：实时监控及判断所述吊物摆角θ的度数；第一预设角度大于第二预设角度；如果摆角θ大于等于第一预设角度，转向步骤B-4，如果摆角θ小于等于第二预设角度，转向步骤B-5，如果摆角θ介于第一预设角度和第二预设角度之间，则保持当前输出速度；这样实时控制直至大车或小车抵达目标位置，结束；
步骤B-4：所述大车或小车的最终输出速度V1调整为V1=V2+V3；V3为速度调整值，其脉冲宽度和幅值根据摆角θ超出预设的控制角度范围的大小及其周期确定，以达到精确控制；结束；
步骤B-5：所述大车或小车的最终输出速度V1调整为V1=V2-V3；V3为速度调整值，其脉冲宽度和幅值根据摆角θ超出预设的控制角度范围的大小及其周期确定，以达到精确控制，结束。
2.一种实现权利要求1所述的无人值守天车的拟人控制方法的控制模块，其特征在于：包括功能模块FB501、功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520；所述功能模块FB501用于实现拟人控制方法的选择、调用功能模块FB504、功能模块FB510、功能模块FB520及与其通讯；所述功能模块FB504用于实现所述下放主钩步骤和控制大车及小车启动步骤；所述功能模块FB510、功能模块FB520分别用于实现大车和小车的阶跃脉冲减速调整步骤。
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