CN108190744A - 一种消除行车吊装重物时摇摆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除行车吊装重物时摇摆方法，在加速和减速阶段，控制加速度先增大后对称的减小，使得在行车匀速过程和停止运行时偏角为零。本发明控制方法简单，提高了行车吊装的平稳性和安全性，延长了吊绳和起重机的寿命。

Description

一种消除行车吊装重物时摇摆的方法

技术领域

本发明涉及行车控制和运动学技术，具体是涉及一种消除行车吊装重物时摇摆的方法。

背景技术

行车是生产中必不可少的设备，广泛的应用于工厂及码头上。生产生活中当行车吊装重物并运行时我们总会发现吊绳和重物摇摆不定，为了将重物平稳的吊装到指定位置，我们会在吊装过程中人为的稳定重物，使重物在吊装过程中不再摇摆，而这样的操作往往会造成安全事故。重物的摇摆也对起重机和吊绳产生交变应力大大减少行车的寿命和安全性。

现实生产中，通过控制行车运动减小摆动，具体实现方法为：给予行车恒定的加速度a，使其加速到某一固定的速度V_MAX，然后再以V_MAX运行，最后刹车停止。由于行车的吊绳很长，货物的质量远大于吊绳的质量，这时在重力及恒定加速度的作用下，重物相对于行车还是会产生小角度的单摆运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除行车吊装重物时摇摆的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种消除行车吊装重物时摇摆方法，在加速和减速阶段，控制加速度先增大后对称的减小，使得在行车匀速过程和停止运行时偏角为零，具体的：

在起重机加速至所需要的速度V_MAX之前，将加速度a分为两个阶段，第一阶段加速度a由0m/s²均匀增加到a_MAXm/s²，第二阶段加速度由a_MAXm/s²均匀减小到0m/s²，当加速度a为0m/s²时，v增加到V_MAX。

在起重机速度由V_MAX减小到0m/s之前，将加速度a分为两个阶段，第一阶段为加速度由0m/s²均匀增加到-a_MAXm/s²，弟二阶段加速度由-a_MAXm/s²均匀减小到0m/s²，当加速度a为0m/s²时，v减小到0。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明控制方法简单，提高了行车吊装的平稳性和安全性，延长了吊绳和起重机的寿命。

附图说明

图1是现有控制方式下摆角变化示意图。

图2是本发明控制方式下摆角变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明方案。

行车的运动带动吊绳的运动，进而带动重物的运动。造成吊绳发生偏角θ的因素有很多，如重力G、起重机的加速度a、起重时吊绳的不垂直、环境等。在现实生产中，由于吊绳很长，重物的质量远大于吊绳，这时环境因素的影响可以忽略，仅考虑重力加速度g和起重机的加速度a。行车长距离吊装时会有一段长距离的匀速运动，如果吊绳的偏角θ＝0，而且重物的速度与起重机的速度相同，则在这段匀速过程中吊绳和重物不会发生摇摆。

本发明针对起重机加速阶段进行创新改进，使起重机进入匀速运动的时候吊绳偏角θ＝0，即重物的速度V与起重机的速度相同，这时吊装过程就不会发生摇摆。在加速过程中，起重机的加速度a_t会随着时间t增大，如果这个过程缓慢而平滑，则重物的加速度也随之变化，且不会摇摆，此时重物的加速度a_G就可近似等于a_t，吊绳偏角若加速度只增大，偏角θ只会越来越大，所以加速度变化的过程应该是平滑的增大然后又平滑的减小。这时偏角θ先由0增大θ_MAX后减小为0，而重物的水平加速度a_G＝a_t，在起重机加速结束时，v_G＝v_起重机，这时吊装重物在匀速阶段就不会产生摇摆。

同理，减速过程中起重机加速度变化也采用这种连续的的平滑变化，在起重机停止时，重物也相应的停止，将不会产生摇摆。

根据上述分析，本发明消除行车吊装重物时摇摆方法，在加速和减速阶段，控制加速度先增大后对称的减小，使得在行车匀速过程和停止运行时偏角为零，具体如下：

在起重机加速至所需要的速度V_MAX之前，将加速度a分为两个阶段，第一阶段加速度a由0m/s²均匀增加到a_MAXm/s²，第二阶段加速度由a_MAXm/s²均匀减小到0m/s²，当加速度a为0m/s²时，v增加到V_MAX。

在起重机速度由V_MAX减小到0m/s之前，将加速度a分为两个阶段，第一阶段为加速度由0m/s²均匀增加到-a_MAXm/s²，弟二阶段加速度由-a_MAXm/s²均匀减小到0m/s²，当加速度a为0m/s²时，v减小到0。

实施例1

本实施例中，行车平稳运行时速度为1m/s，图1为现有控制方式下摆角变化示意图，图2为本发明控制方式下摆角变化示意图。

由图1可以看出，起重机的加速度是恒定的，导致速度曲线有拐点，吊绳的偏角θ(rad)在不停的变化，在匀速阶段重物的运动方式为相对起重机做单摆运动。

由图2可以看出，起重机加速和减速过程中，加速度都是先增大后对称的减小，加速度a(m/s²)是相关于时间t(s)的一阶函数，此时所对应的虚线即速度v(m/s)曲线是平滑的，是关于时间t(s)的二阶函数，无不可导的拐点。而吊绳的偏角θ(rad)如图为点划线，只在加减速的过程中产生偏角而在匀速过程中偏角θ＝0。行车加速度变化具体有如下几个阶段：

第一阶段：a＝4t，{t∈(0,0.5)}，该阶段θ随a增大而增大。

第二阶段：a＝2-4(t-0.5)，{t∈(0.5,1)}，该阶段θ随a减小而减小。

第三阶段：a＝0，{t∈(1,2)}，行车平稳运行，该阶段θ＝0，无摆角。

第四阶段：a＝-4(t-2)，{t∈(2,2.5)}，该阶段θ随a增大而增大。

第五阶段：a＝-2+4(t-2.5)，{t∈(2.5，3)}，该阶段θ随a减小而减小。

第六阶段：a＝0，{t∈(3，+∞)}，行车停止运行，该阶段θ＝0，无摆角。

图2中只给出相对简单的起重机加速度控制方式，若起重机加速度a为时间t的高阶函数，加速度曲线变得平滑且连续，这时系统的稳定性也会到提高，吊装的平稳性也将得到相应的提高。

Claims (4)

1.一种消除行车吊装重物时摇摆方法，其特征在于，在加速和减速阶段，控制加速度先增大后对称的减小，使得在行车匀速过程和停止运行时偏角为零。

2.根据权利要求1所述的消除行车吊装重物时摇摆方法，其特征在于，起重机加速度a为时间t的一阶函数。

3.根据权利要求1所述的消除行车吊装重物时摇摆方法，其特征在于，在起重机加速至所需要的速度V_MAX之前，将加速度a分为两个阶段，第一阶段加速度a由0m/s²均匀增加到a_MAXm/s²，第二阶段加速度由a_MAXm/s²均匀减小到0m/s²，当加速度a为0m/s²时，v增加到V_MAX。

4.根据权利要求1所述的消除行车吊装重物时摇摆方法，其特征在于，在起重机速度由V_MAX减小到0m/s之前，将加速度a分为两个阶段，第一阶段为加速度由0m/s²均匀增加到-a_MAXm/s²，弟二阶段加速度由-a_MAXm/s²均匀减小到0m/s²，当加速度a为0m/s²时，v减小到0。