CN108382998B - 吊装系统的自动控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种吊装系统的自动控制方法和装置，包括以下步骤：计算起升机构将重物下放至目标位置所需的第一时间；计算重物由当前位置摆动至摆动平衡点所需的第二时间；计算重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的第三时间；然后通过对上述三个时间进行比较，确定合适的下放时间点。通过本发明提供的自动控制方法和装置，可保证重物摆动和扭转至平衡位置的时间小于重物在竖直方向下降至目标位置的时间，即可保证重物在竖直方向接近目标位置时，其摆动和扭转的幅度已减小至允许的范围，从而可保证重物的准确就位。本发明提供的控制方法无需人工操作的介入，提高了吊装过程的自动化程度，减小了对人工经验的依赖。

Description

吊装系统的自动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及吊装技术领域，特别涉及一种吊装系统的自动控制方法以及自动控制装置。
背景技术
起重机在进行吊装作业的过程中，由于风载、小车惯性力等的作用，通过钢丝绳悬吊在起升小车下方的重物会产生在起升平面内的偏摆和/或在水平面内的扭转，为将重物准确地吊装至目标位置，需要待重物的偏摆幅度和/或扭转幅度衰减至允许的范围内之后，才能控制重物的就位。
以双小车集装箱起重机为例，在装箱过程中，陆侧小车先将集装箱吊装至中转平台，海侧小车再从中转平台将集装箱吊装至船舶上；卸箱过程则相反，海侧小车先将集装箱吊运至中转平台，陆侧小车再将集装箱从中转平台吊装至路上运输工具上(例如集卡，AGV小车等)。因此，不论是装箱过程还是卸箱过程，都需要反复进行对箱、着箱动作，但是，在风载、小车惯性力的作用下，悬吊在海侧小车和陆侧小车下方的集装箱或吊具会产生偏摆和/或扭动，需要待集装箱或吊具的偏摆和/或扭动衰减至一定范围时，再通过导向结构进行对箱、着箱操作。
在现有的吊装作业中，重物的下放主要通过人工来控制，即重物的就位精度主要依靠起重机司机的经验进行保证。但单纯依赖人工的操作往往作业效率低，精度也难以得到保证。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种吊装系统的自动控制方法及装置，提高吊装系统的自动化程度。
本发明提供了一种吊装系统的自动控制方法，所述吊装系统包括可沿水平方向行走的行走小车、设置在所述行走小车上的起升机构、连接在所述起升机构上的钢丝绳以及通过所述钢丝绳悬吊在所述行走小车下方的重物，所述重物可在起升平面内进行摆动，可在水平面内进行扭转，所述控制方法用于将所述重物下放至一目标位置，所述控制方法包括以下步骤：第一计算步骤，计算第一时间Th，所述第一时间Th为所述起升机构将所述重物下放至所述目标位置所需的时间；第二计算步骤，计算第二时间Ts，所述第二时间Ts为所述重物由当前位置摆动至摆动平衡点所需的时间；第三计算步骤，计算第三时间Tα，所述第三时间Tα为所述重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的时间；比较步骤，比较所述第一时间Th、所述第二时间Ts以及所述第三时间Tα，如果Th≥Ts且Th≥Tα，则所述起升机构以下放速度vh下放所述重物；如果Th<Ts或Th<Tα，则所述起升机构停止下放所述重物。判定步骤，判断所述重物是否下降至所述目标位置，如果所述重物到达所述目标位置，则所述起升机构停车；如所述重物未到达所述目标位置，则返回所述第一计算步骤、所述第二计算步骤或所述第三计算步骤。
可选地，在所述第一计算步骤中，所述第一时间Th＝Th1+Th2+Th3；其中，Th1为打开所述起升机构的制动器所需的时间；Th2为所述起升机构的速度由0增加至所述下放速度vh所需的时间；Th3为所述起升机构将所述重物以所述下放速度vh由当前高度H下放至所述目标位置所需的时间。
可选地，在所述第一计算步骤中，当所述起升机构的制动器处于打开状态时，所述第一时间Th＝Th3。
可选地，Th2的计算方法为：Th2＝vh/V×T；其中，V为所述起升机构可达到的全速，T为所述起升机构的速度由0加速到所述全速V所需的时间。
可选地，Th3的计算方法为：当所述重物当前的下降速度不为0时，Th3＝H/vh；当所述重物当前的下降速度为0时，Th3＝H/vh0；，其中，vh0为当所述起升机构怠速运行时，所述重物的下降速度。
可选地，所述下放速度vh为所述起升机构以额定速度运行时，所述重物下降速度的0.1～0.2倍。
可选地，在所述第二计算步骤之前，还包括：第一检测步骤，检测所述重物在第一方向的水平速度vs和水平位移S，所述第一方向与所述行走小车的运行方向平行，所述水平位移S为所述重物在所述第一方向上距所述目标位置的距离；如果所述水平位移S不超过摆动阈值As0，则在所述第二计算步骤中设定Ts＝0；如果所述水平位移S大于所述摆动阈值As0，且所述水平速度vs的方向为远离所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算步骤中设定Ts＝∞；如果所述水平位移S大于摆动阈值As0，且所述水平速度的方向为朝向所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算步骤中根据单摆公式计算Ts。
可选地，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制方法；当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
可选地，当所述重物为集装箱吊具时，所述摆动阈值As0的范围是350～500mm；当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述摆动阈值As0的范围是650～800mm；所述摆动阈值As0随所述重物高度的下降而线性减小。
可选地，在所述比较步骤中，如果Th<Ts，所述判定步骤之后还包括防摇控制步骤，所述防摇控制步骤用于减小所述重物在所述起升平面内的摆动振幅。
可选地，在所述第三计算步骤之前，还包括：第二检测步骤，检测所述重物在所述第二方向的扭转角度α和扭转角速度ω，所述第二方向为垂直于扭转中心轴的转动方向，所述扭转角度α为所述重物当前位置与所述扭转平衡位置之间在所述第二方向上的夹角；如果所述扭转角度α不超过扭转阈值Aα0，则在所述第三计算步骤中设定Tα＝0；如果所述扭转角度α大于所述扭转阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为远离所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算步骤中设定Tα＝∞；如果所述扭转角度α大于摆动阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为朝向所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算步骤中根据扭摆公式计算Tα。
可选地，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制方法；当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
可选地，当所述吊装系统应用于集装箱起重机时，所述扭转阈值Aα0的范围可选为1.2°～2°；所述扭转阈值Aα0随所述重物高度的下降而线性减小。
可选地，所在所述比较步骤中，如果Th<Tα，所述判定步骤之后还包括防扭控制步骤，所述防扭控制步骤用于减小所述重物的扭转振幅。
本发明还提供了一种吊装系统的自动控制装置，所述吊装系统包括可沿水平方向行走的行走小车、设置在所述行走小车上的起升机构、连接在所述起升机构上的钢丝绳以及通过所述钢丝绳悬吊在所述行走小车下方的重物，所述重物可在起升平面内进行摆动，可在水平面内进行扭转，所述控制装置用于将所述重物下放至一目标位置，其特征在于，所述控制装置包括以下模块：第一计算模块，计算第一时间Th，所述第一时间Th为所述起升机构将所述重物下放至所述目标位置所需的时间；第二计算模块，计算第二时间Ts，所述第二时间Ts为所述重物由当前位置摆动至摆动平衡点所需的时间；第三计算模块，计算第三时间Tα，所述第三时间Tα为所述重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的时间；比较模块，分别与所述第一计算模块、所述第二计算模块和所述第三计算模块相连，用于比较所述第一时间Th、所述第二时间Ts以及所述第三时间Tα，如果Th≥Ts且Th≥Tα，则所述起升机构以下放速度vh下放所述重物；如果Th<Ts或Th<Tα，则所述起升机构停止下放所述重物；判定模块，判断所述重物是否下降至所述目标位置，如果所述重物到达所述目标位置，则所述起升机构停车；如所述重物未到达所述目标位置，则返回所述第一计算模块、所述第二计算模块或者所述第三计算模块。
可选地，在所述第一计算模块中，所述第一时间Th＝Th1+Th2+Th3；其中，Th1为打开所述起升机构的制动器所需的时间；Th2为所述起升机构的速度由0增加至所述下放速度vh所需的时间；Th3为所述起升机构将所述重物以所述下放速度vh由当前高度H下放至所述目标位置所需的时间。
可选地，在所述第一计算模块中，当所述重物处于被下放状态时，所述第一时间Th＝Th3。
可选地，Th2的计算方法为：Th2＝vh/V×T；其中，V为所述起升机构可达到的全速，T为所述起升机构的速度由0加速到所述全速V所需的时间。
可选地，Th3的计算方法为：当所述重物当前的下降速度不为0时，Th3＝H/vh；当所述重物当前的下降速度为0时，Th3＝H/vh0；，其中，vh0为当所述起升机构怠速运行时，所述重物的下降速度。
可选地，所述下放速度vh为当起升机构以额定速度运行时，所述重物下降速度的0.1～0.2倍。
可选地，在所述第二计算模块，还包括：第一检测模块，检测所述重物在第一方向的水平速度vs和水平位移S，所述第一方向与所述行走小车的运行方向平行，所述水平位移S为所述重物在所述第一方向上距所述目标位置的距离；如果所述水平位移S不超过摆动阈值As0，则在所述第二计算模块中设定Ts＝0；如果所述水平位移S大于所述摆动阈值As0，且所述水平速度vs的方向为远离所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算模块中设定Ts＝∞；如果所述水平位移S大于摆动阈值As0，且所述水平速度的方向为朝向所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算模块中根据单摆公式计算Ts。
可选地，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制装置；当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
可选地，当所述重物为集装箱吊具时，所述摆动阈值As0的范围是350～500mm；当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述摆动阈值As0的范围是650～800mm；所述摆动阈值As0随所述重物高度的下降而线性减小。
可选地，在所述比较模块中，如果Th<Ts，所述判定模块之后还包括防摇控制模块，所述防摇控制模块用于减小所述重物在所述起升平面内的摆动振幅。
可选地，在所述第三计算模块之前，还包括：第二检测模块，检测所述重物在所述第二方向的扭转角度α和扭转角速度ω，所述第二方向为垂直于扭转中心轴的转动方向，所述扭转角度α为所述重物当前位置与所述扭转平衡位置之间在所述第二方向上的夹角；如果所述扭转角度α不超过扭转阈值Aα0，则在所述第三计算模块中设定Tα＝0；如果所述扭转角度α大于所述扭转阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为远离所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算模块中设定Tα＝∞；如果所述扭转角度α大于摆动阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为朝向所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算模块中根据扭摆公式计算Tα。
可选地，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制装置；当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
可选地，当所述吊装系统应用于集装箱起重机时，所述扭转阈值Aα0的范围可选为1.2°～2°；所述扭转阈值Aα0随所述重物高度的下降而线性减小。
可选地，在所述比较模块中，如果Th<Tα，所述比较模块之后还包括防扭控制模块，所述防扭控制模块用于减小所述重物的扭转振幅。
本发明提供的自动控制方法和装置，实质在于确定合适的下放时间点。当不满足下放条件时(Th<Ts或Th<Tα)，起升机构120停止下放重物140；待满足下放条件后(Th≥Ts且Th≥Tα)，起升机构120再控制重物140下降。通过本发明提供的自动控制方法和装置，可保证重物摆动和扭转至平衡位置的时间小于重物在竖直方向下降至目标位置的时间，即可保证重物在竖直方向接近目标位置时，其摆动和扭转的幅度已减小至允许的范围，从而可保证重物的准确就位。本发明提供的控制方法无需人工操作的介入，提高了吊装过程的自动化程度，减小了对人工经验的依赖。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举可选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为吊装系统的结构简图；
图2为本发明第一实施例提供的自动控制方法流程图；
图3为本发明第一实施例提供的自动控制方法的另一流程图；
图4为本发明第二实施例提供的自动控制装置的模块连接图；
图5为本发明第二实施例提供的自动控制装置的另一模块连接图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合可选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，不应理解为对本发明的限制。
图1示出了本发明所涉及的吊装系统的结构简图。吊装系统100包括可沿水平方向行走的行走小车110，设置在行走小车110上的起升机构120，连接在起升机构120上的钢丝绳130，以及通过钢丝绳130悬吊在行走小车110下方的重物140。图1中A向为行走小车110的行走方向，行走小车110可在A向上匀速或加、减速运行，在本发明中，将A向定义为第一方向。
起升机构120可包括起升卷筒，钢丝绳130缠绕在起升卷筒上。起升卷筒通过电机驱动，可通过控制电机的转速来控制钢丝绳130的收绳或放绳速度，从而控制重物140的上升或下降速度。可以理解，重物140的上升和下降也可通过除起升卷筒之外的其他方式进行控制。
重物140在下放过程中，由于风载、小车惯性力等的作用，可能发生起升平面内的摆动以及水平面内的扭转。其中，起升平面指由第一方向和竖直方向所确定的平面。重物140在起升平面内的摆动可视为单摆运动，在水平面的扭动可视为扭摆运动。根据单摆及扭摆理论可知，单摆运动存在一个摆动平衡点，扭摆运动存在一个扭转平衡位置。为满足吊装精度的要求，当重物140即将就位时，重物140的摆动和扭动需衰减至一定的范围内，才能使得重物140的就位位置与目标位置的一致。换句话说，当重物140即将就位时，重物140的实际位置需位于摆动平衡点及扭转平衡位置附近。
以双小车集装箱起重机为例。如背景技术部分所述，双小车集装箱起重机有两种工作状态，具体为：装箱过程，海侧小车上的起升机构需要下放位于其下方的吊具，使得吊具的锁头与放置于中转平台上的集装箱上的锁头对齐，然后将锁头上锁，为下一步起吊集装箱做准备。在该过程中，重物140指海侧小车下放的吊具；卸箱过程，海侧小车先将集装箱运送至中转平台的上方，然后通过起升机构将集装箱下放至中转平台上的目标位置，在该过程中，由于集装箱安装在吊具的下方，因此，重物140同时包括集装箱和吊具。
在本发明中，上述装箱过程中吊具的锁头与集装箱上的锁头对钩的位置，以及卸箱过程中集装箱就位的位置统称为着箱位置。可以理解，在上述装箱过程中，为实现吊具与其下方的集装箱的准确对箱，吊具在到达着箱位置时，需在摆动方向和扭转方向上到达各自的平衡点；在上述卸箱过程中，为将集装箱吊运至规划的目标位置，集装箱在临近着箱位置时，也需在摆动方向和扭转方向上到达平衡点。
在目前的实际操作中，重物140的就位很大程度上依赖于起重机司机的经验。人工操作的就位精度和操作效率都比较低，且不符合自动化、无人化的发展方向。
因此，本发明提供了一种吊装系统100的自动控制方法以及自动控制装置。具体请见以下实施例。
【第一实施例】
如图2所示，本发明的第一实施例提供了一种吊装系统100的自动控制方法，具体包括以下步骤：
S200：第一计算步骤，用于计算第一时间Th，第一时间Th为起升机构120以下放速度vh将重物140下放至目标位置所需的时间。在计算第一时间Th时，仅考虑重物140完成高度方向上的行程所需要的时间，而不需要考虑重物140的摆动和/或扭转。也就是说，仅考虑起升机构120将重物140下放至目标位置所在平面所需的时间。当起升机构120应用于集装箱起重机时，目标位置可包括两种情况：当重物140为吊具时，目标位置指集装箱吊具可与地面堆放的集装箱对钩的位置；当重物140为吊具以及集装箱时，目标位置指将集装箱下放至指定着箱位置的时间。
S400：第二计算步骤，用于计算第二时间Ts，第二时间Ts为重物140由当前位置摆动至摆动平衡点所需的时间。重物140在起升平面的摆动可视为一个单摆系统，可以理解，随着重物140高度的下降，摆动平衡点的位置也随之下降。第二时间Ts可根据单摆公式进行计算，具体地，单摆公式为式中，l为单摆系统摆长，g为重力加速度。
S600：第三计算步骤，计算第三时间Tα，所述第三时间Tα为所述重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的时间。重物140在水平面内的扭转运动可视为一个扭摆系统，可以理解，随着重物140高度的下降，扭转平衡位置也随之下降。第三时间Tα可根据扭摆公式进行计算，具体地，单摆公式为式中，l为单摆系统摆长，g为重力加速度。。
S800：比较步骤，比较第一时间Th、第二时间Ts以及第三时间Tα，如果Th≥Ts且Th≥Tα，则起升机构120以下放速度vh下放重物140；如果Th<Ts或Th<Tα，则起升机构120停止下放重物140。
S900：判定步骤，判断重物140是否下降至目标位置，如果重物140到达目标位置，则起升机构120停车；如重物140未到达目标位置，则返回第一计算步骤、第二计算步骤或者第三计算步骤。
需要说明的是，上述步骤的排列顺序并不代表各步骤实施的先后顺序，只要能实现发明目的、满足本发明数据传递功能的实施顺序都在本发明的保护范围之内。
本发明提供的自动控制方法，实质在于确定合适的下放时间点。当不满足下放条件时(Th<Ts或Th<Tα)，起升机构120停止下放重物140；待满足下放条件后(Th≥Ts且Th≥Tα)，起升机构120再控制重物140下降。通过本发明提供的自动控制方法，可保证重物140摆动和扭转至平衡位置的时间小于重物140在竖直方向下降至目标位置的时间，即可保证重物在竖直方向接近目标位置时，其摆动和扭转的幅度已减小至允许的范围，从而可保证重物140的准确就位。本发明提供的控制方法无需人工操作的介入，提高了吊装过程的自动化程度，减小了对人工经验的依赖。
可以理解的是，在该控制方法中，存在扫描周期T0，可选地，扫描周期T0为20～50ms。在每个扫描周期内，都会执行上述各步骤。在相邻的两个周期内，可能发生这样的情况，即下放条件由满足突变为不满足，或者由不满足突变为满足。
在一个实施例中，所述第一时间Th＝Th1+Th2+Th3；其中，Th1为打开所述起升机构120的制动器所需的时间；Th2为所述起升机构的速度由0增加至所述下放速度vh所需的时间；Th3为所述起升机构将所述重物以所述下放速度vh由当前高度H下放至所述目标位置所需的时间。上述三个时间对应起升机构120下放重物140的三个阶段，即制动器打开阶段，启动加速阶段和重物140匀速下降阶段。其中，当前高度H指完成前两个阶段后重物140的实际高度。当前高度H可通过起升机构120上的编码系统测量并计算得到。充分考虑起升机构120下放重物140的各个阶段，即对第一时间Th进行偏保守的计算，可进一步保证重物140竖直方向接近目标位置时，其摆动和扭转的幅度已减小至允许的范围内。
在另一个实施例中，如果上一个扫描周期和本扫描周期均满足下放条件，即在重物140连续被下放的情况下，第一时间Th＝Th3，可简化第一时间Th的计算过程。
在一个实施例中，Th2的计算方法为：Th2＝vh/V×T；其中，V为起升机构120可达到的全速，T为起升机构120的速度由0加速到全速V所需的时间。起升机构120可达到的全速V和加速时间T都是起升机构120的产品特性，是无需通过计算即可得到的数据。因此，利用该方法计算Th2，只需要确定vh即可。对于一次吊装过程，vh值通常是一定的。因此，通过本发明提供的方法计算Th2的值，可简化Th2的计算过程。
在一个实施例中，Th3的计算方法为：当vh>0时，Th3＝H/vh；当vh＝0时，Th3＝H/vh0；，其中，vh0为当所述起升机构怠速运行时，所述重物的下降速度。因为下降速度vh有可能出现0的情况，因此使用起升机构120怠速运行时，重物140的下降速度来代入算法，有利于维持算法的稳定性。
在一个实施例中，下放速度vh为额定下放速度的0.1～0.2倍。额定下放速度值起升机构120以额定速度运转时，对应的重物140的下降速度。对于同一台起重机，当重物140的重量不同或者幅度不同时，起升机构120对应不同的额定速度。
如图3所示，在一个实施例中，在第二计算步骤S400之前，还包括：
S300：第一检测步骤，检测重物140在第一方向上的水平速度vs和水平位移S，水平位移S为重物140在第一方向上距目标位置的距离；这里的水平位移S和水平速度vs均为矢量，即不仅有大小，而且有方向。
在集装箱起重机或类似起重机中，由于吊具下方通常设置有导板，当吊具与位于其下方的集装箱对箱时，导板可用于为吊具提供导向。由于导板的设置，当吊具在临近着箱位置时，其在摆动方向的实际位置可以不用精确地位于摆动平衡点，其与摆动平衡点的距离只需位于一摆动阈值As0内即可。在吊具的着箱过程中，该摆动阈值As0由导板的结构决定，即只要吊具摆动至该阈值内，即可通过导板的导向作用实现准确对箱。
另外，中转平台上放置集装箱的位置上通常设置有导架，当集装箱在着箱时，导架可用于为集装箱提供导向。由于导架的设置，当集装箱在临近着箱位置时，其在摆动方向的实际位置可以不用精确地位于摆动平衡点，其与摆动平衡点的距离只需位于一摆动阈值As0内即可。在集装箱的着箱过程中，该摆动阈值As0由导架的结构决定，即只要集装箱摆动至该阈值内，即可通过导架的导向作用实现准确着箱。
在一个实施例中，在第一检测步骤中测得的水平位移S与摆动阈值As0相比，存在3种情况：1.水平位移S不超过摆动阈值As0，此时在第二计算步骤中设定Ts＝0；2.水平位移S大于摆动阈值As0，且水平速度vs的方向为远离摆动平衡点的方向，此时在第二计算步骤中设定Ts＝∞；3.水平位移S大于摆动阈值As0，且水平速度vs的方向为朝向摆动平衡点的方向，则在第二计算步骤中根据单摆公式计算Ts。在上述第1种情况中，可视为已满足着箱条件，第2种情况中，可视为不满足着箱条件，以上两种情况，无需再计算第二时间Ts的精确数值，可对控制算法进行进一步地简化。
在重物140的实际位置过高时启动自动控制方法，此时重物140的摆动幅度通常过大，会造成起升机构120的启停次数过多，从而使得下放过程变慢。当吊装系统100应用于集装箱起重机时，可设置一高度区间，当重物140距目标位置的高度处于该高度区间时，再启动本发明提供的自动控制方法。具体地，当重物140为集装箱吊具时，该高度区间为700～2000mm；当重物140为集装箱吊具以及固定在集装箱吊具上的集装箱时，由于导架的导向范围大于导板的导向范围，高度区间的范围可放宽至为1100～2600mm。
在一个实施例中，在摆动阈值As0随重物140当前高度的变化而变化。可选地，摆动阈值As0随重物140当前高度的下降而线性减小。当重物140为集装箱吊具时，摆动阈值As0的范围是350～500mm；当重物140为集装箱吊具以及固定在集装箱吊具上的集装箱时，由于导架的导向范围大于导板的导向范围，摆动阈值As0的范围是650～800mm。
在一个实施例中，在比较步骤中，如果Th<Ts，比较步骤S900之后还包括防摇控制步骤S850，防摇控制步骤S850用于减小重物140在起升平面内的摆动振幅。防摇控制步骤S850的一个可选实施过程为：计算或测量重物140在第一方向的水平加速度as；设定与水平加速度as同方向的防摇加速度ars，控制行走小车110以防摇加速度ac运行。控制行走小车110的加速度方向与重物140的在第一方向的加速度方向相同，可减小重物140的在起升平面内的摆动振幅。
进一步地，在第三计算步骤S600之前，还包括第二检测步骤S500，检测重物140在第二方向的扭转角度α和扭转角速度ω，第二方向为垂直于扭转中心轴的转动方向，扭转角度α为重物140当前位置与扭转平衡位置之间在第二方向上的夹角；这里的扭转角度α和扭转角速度ω均为矢量。
由于吊具下方设置有导板/中转平台的集装箱周围设置有导架，所以当吊具/集装箱在临近着箱位置时，其在扭转方向的实际位置不用精确地处于扭转平衡位置，而是与扭转平衡位置之间的夹角只需位于一扭转阈值Aα0内即可。该扭转阈值Aα0由导板/导架的结构决定，即只要吊具/集装箱扭转至该阈值内，即可通过导板/导架的导向作用准确着箱。
在第二检测步骤中测得的扭转角度α与摆动阈值As0相比，存在3种情况：1.扭转角度α不超过摆动阈值Aα0，此时在第三计算步骤中设定Tα＝0；2.扭转角度α大于摆动阈值Aα0，且扭转角速度ω的方向为远离扭转平衡位置的方向，此时在第三计算步骤中设定Tα＝∞；3.水平位移S大于摆动阈值As0，且水平速度vs的方向为朝向摆动平衡位置的方向，则在第三计算步骤中根据扭摆公式计算Tα。在上述第1、2种情况中，可视为已满足着箱条件，无需再计算第二时间Tα的精确数值，可对控制算法进行进一步地简化。
在一个实施例中，扭转阈值Aα0随重物140当前高度的变化而变化。可选地，扭转阈值Aα0随重物140当前高度的下降而线性减小。当吊装系统100应用于集装箱起重机时，扭转阈值Aα0的范围可选为1.2°～2°。
在一个实施例中，在比较步骤S800中，如果Th<Tα，比较步骤S800之后还包括防扭控制步骤S850，防扭控制步骤S850用于减小重物140的扭转振幅。防扭控制步骤S850的一个可选实施例为：在吊装系统上设置防扭推杆，可通过防扭推杆驱动重物140在扭转方向上发生扭转；计算或测量重物140在扭转方向的扭转角加速度aα；设定与扭转角加速度aα同方向的防扭角加速度arα，控制防扭推杆在重物140上叠加防扭角加速度arα。控制防扭角加速度arα与重物140的扭转角加速度aα方向相同，可减小重物140的在起升平面内的摆动振幅。
【第二实施例】
如图4所示，本发明的第二实施例提供了一种吊装系统100的自动控制装置，具体包括以下模块：
M200：第一计算模块，用于计算第一时间Th，第一时间Th为起升机构120以下放速度vh将重物140下放至目标位置所需的时间。在计算第一时间Th时，仅考虑重物140完成高度方向上的行程所需要的时间，而不需要考虑重物140的摆动和/或扭转。也就是说，仅考虑起升机构120将重物140下放至目标位置所在平面所需的时间。当起升机构120应用于集装箱起重机时，目标位置可包括两种情况：当重物140为吊具时，目标位置指集装箱吊具可与地面堆放的集装箱对钩的位置；当重物140为吊具以及集装箱时，目标位置指将集装箱下放至指定着箱位置的时间。
M400：第二计算模块，用于计算第二时间Ts，第二时间Ts为重物140由当前位置摆动至摆动平衡点所需的时间。重物140在起升平面的摆动可视为一个单摆系统，可以理解，随着重物140高度的下降，摆动平衡点的位置也随之下降。第二时间Ts可根据单摆公式进行计算，具体地，单摆公式为式中，l为单摆系统摆长，g为重力加速度。
M600：第三计算模块，计算第三时间Tα，所述第三时间Tα为所述重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的时间。重物140在水平面内的扭转运动可视为一个扭摆系统，可以理解，随着重物140高度的下降，扭转平衡位置也随之下降。第三时间Tα可根据扭摆公式进行计算，具体地，单摆公式为式中，l为单摆系统摆长，g为重力加速度。
M800：比较模块，分别与第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块相连，用于比较第一时间Th、第二时间Ts以及第三时间Tα，如果Th≥Ts且Th≥Tα，则起升机构120以下放速度vh下放重物140；如果Th<Ts或Th<Tα，则起升机构120停止下放重物140。
M900：判定模块，判断重物140是否下降至目标位置，如果重物140到达目标位置，则起升机构120停车；如重物140未到达目标位置，则返回第一计算模块、第二计算模块或者第三计算模块。
本发明提供的自动控制装置，实质在于确定合适的下放时间点。当不满足下放条件时(Th<Ts或Th<Tα)，起升机构120停止下放重物140；待满足下放条件后(Th≥Ts且Th≥Tα)，起升机构120再控制重物140下降。通过本发明提供的自动控制装置，可保证重物140摆动和扭转至平衡位置的时间小于重物140在竖直方向下降至目标位置的时间，即可保证重物在竖直方向接近目标位置时，其摆动和扭转的幅度已减小至允许的范围，从而可保证重物140的准确就位。本发明提供的控制装置无需人工操作的介入，提高了吊装过程的自动化程度，减小了对人工经验的依赖。
可以理解的是，在该控制装置中，存在扫描周期T0，可选地，扫描周期T0为20～50ms。在每个扫描周期内，都会执行上述各模块。在相邻的两个周期内，可能发生这样的情况，即下放条件由满足突变为不满足，或者由不满足突变为满足。
在一个实施例中，所述第一时间Th＝Th1+Th2+Th3；其中，Th1为打开所述起升机构120的制动器所需的时间；Th2为所述起升机构的速度由0增加至所述下放速度vh所需的时间；Th3为所述起升机构将所述重物以所述下放速度vh由当前高度H下放至所述目标位置所需的时间。上述三个时间对应起升机构120下放重物140的三个阶段，即制动器打开阶段，启动加速阶段和重物140匀速下降阶段。其中，当前高度H指完成前两个阶段后重物140的实际高度。当前高度H可通过起升机构120上的编码系统测量并计算得到。充分考虑起升机构120下放重物140的各个阶段，即对第一时间Th进行偏保守的计算，可进一步保证重物140竖直方向接近目标位置时，其摆动和扭转的幅度已减小至允许的范围内。
在另一个实施例中，如果上一个扫描周期和本扫描周期均满足下放条件，即在重物140连续被下放的情况下，第一时间Th＝Th3，可简化第一时间Th的计算过程。
在一个实施例中，Th2的计算方法为：Th2＝vh/V×T；其中，V为起升机构120可达到的全速，T为起升机构120的速度由0加速到全速V所需的时间。起升机构120可达到的全速V和加速时间T都是起升机构120的产品特性，是无需通过计算即可得到的数据。因此，利用该方法计算Th2，只需要确定vh即可。对于一次吊装过程，vh值通常是一定的。因此，通过本发明提供的方法计算Th2的值，可简化Th2的计算过程。
在一个实施例中，Th3的计算方法为：当vh>0时，Th3＝H/vh；当vh＝0时，Th3＝H/vh0；，其中，vh0为当所述起升机构怠速运行时，所述重物的下降速度。因为下降速度vh有可能出现0的情况，因此使用起升机构120怠速运行时，重物140的下降速度来代入算法，有利于维持算法的稳定性。
在一个实施例中，下放速度vh为额定下放速度的0.1～0.2倍。额定下放速度值起升机构120以额定速度运转时，对应的重物140的下降速度。对于同一台起重机，当重物140的重量不同或者幅度不同时，起升机构120对应不同的额定速度。
如图5所示，在一个实施例中，在第二计算模块M400之前，还包括：
M300：第一检测模块，检测重物140在第一方向上的水平速度vs和水平位移S，水平位移S为重物140在第一方向上距目标位置的距离；这里的水平位移S和水平速度vs均为矢量，即不仅有大小，而且有方向。
在集装箱起重机或类似起重机中，由于吊具下方通常设置有导板，当吊具与位于其下方的集装箱对箱时，导板可用于为吊具提供导向。由于导板的设置，当吊具在临近着箱位置时，其在摆动方向的实际位置可以不用精确地位于摆动平衡点，其与摆动平衡点的距离只需位于一摆动阈值As0内即可。在吊具的着箱过程中，该摆动阈值As0由导板的结构决定，即只要吊具摆动至该阈值内，即可通过导板的导向作用实现准确对箱。
另外，中转平台上放置集装箱的位置上通常设置有导架，当集装箱在着箱时，导架可用于为集装箱提供导向。由于导架的设置，当集装箱在临近着箱位置时，其在摆动方向的实际位置可以不用精确地位于摆动平衡点，其与摆动平衡点的距离只需位于一摆动阈值As0内即可。在集装箱的着箱过程中，该摆动阈值As0由导架的结构决定，即只要集装箱摆动至该阈值内，即可通过导架的导向作用实现准确着箱。
在一个实施例中，在第一检测模块中测得的水平位移S与摆动阈值As0相比，存在3种情况：1.水平位移S不超过摆动阈值As0，此时在第二计算模块中设定Ts＝0；2.水平位移S大于摆动阈值As0，且水平速度vs的方向为远离摆动平衡点的方向，此时在第二计算模块中设定Ts＝∞；3.水平位移S大于摆动阈值As0，且水平速度vs的方向为朝向摆动平衡点的方向，则在第二计算模块中根据单摆公式计算Ts。在上述第1种情况中，可视为已满足着箱条件，第2种情况中，可视为不满足着箱条件，以上两种情况，无需再计算第二时间Ts的精确数值，可对控制算法进行进一步地简化。
在重物140的实际位置过高时启动自动控制装置，此时重物140的摆动幅度通常过大，会造成起升机构120的启停次数过多，从而使得下放过程变慢。当吊装系统100应用于集装箱起重机时，可设置一高度区间，当重物140距目标位置的高度处于该高度区间时，再启动本发明提供的自动控制装置。具体地，当重物140为集装箱吊具时，该高度区间为700～2000mm；当重物140为集装箱吊具以及固定在集装箱吊具上的集装箱时，由于导架的导向范围大于导板的导向范围，高度区间的范围可放宽至为1100～2600mm。
在一个实施例中，在摆动阈值As0随重物140当前高度的变化而变化。可选地，摆动阈值As0随重物140当前高度的下降而线性减小。当重物140为集装箱吊具时，摆动阈值As0的范围是350～500mm；当重物140为集装箱吊具以及固定在集装箱吊具上的集装箱时，由于导架的导向范围大于导板的导向范围，摆动阈值As0的范围是650～800mm。
在一个实施例中，在比较模块中，如果Th<Ts，比较模块M900之后还包括防摇控制模块M850，防摇控制模块S850用于减小重物140在起升平面内的摆动振幅。防摇控制模块M850的一个可选实施过程为：计算或测量重物140在第一方向的水平加速度as；设定与水平加速度as同方向的防摇加速度ars，控制行走小车110以防摇加速度ac运行。控制行走小车110的加速度方向与重物140的在第一方向的加速度方向相同，可减小重物140的在起升平面内的摆动振幅。
进一步地，在第三计算模块M600之前，还包括第二检测模块M500，检测重物140在第二方向的扭转角度α和扭转角速度ω，第二方向为垂直于扭转中心轴的转动方向，扭转角度α为重物140当前位置与扭转平衡位置之间在第二方向上的夹角,这里的扭转角度α和扭转角速度ω均为矢量。
由于吊具下方设置有导板/中转平台的集装箱周围设置有导架，所以当吊具/集装箱在临近着箱位置时，其在扭转方向的实际位置不用精确地处于扭转平衡位置，而是与扭转平衡位置之间的夹角只需位于一扭转阈值Aα0内即可。该扭转阈值Aα0由导板/导架的结构决定，即只要吊具/集装箱扭转至该阈值内，即可通过导板/导架的导向作用准确着箱。
在第二检测模块中测得的扭转角度α与摆动阈值As0相比，存在3种情况：1.扭转角度α不超过摆动阈值Aα0，此时在第三计算模块中设定Tα＝0；2.扭转角度α大于摆动阈值Aα0，且扭转角速度ω的方向为远离扭转平衡位置的方向，此时在第三计算模块中设定Tα＝∞；3.水平位移S大于摆动阈值As0，且水平速度vs的方向为朝向摆动平衡位置的方向，则在第三计算模块中根据扭摆公式计算Tα。在上述第1、2种情况中，可视为已满足着箱条件，无需再计算第二时间Tα的精确数值，可对控制算法进行进一步地简化。
在一个实施例中，扭转阈值Aα0随重物140当前高度的变化而变化。可选地，扭转阈值Aα0随重物140当前高度的下降而线性减小。当吊装系统100应用于集装箱起重机时，扭转阈值Aα0的范围可选为1.2°～2°。
在一个实施例中，在比较模块M800中，如果Th<Tα，比较模块M800之后还包括防扭控制模块M850，防扭控制模块M850用于减小重物140的扭转振幅。防扭控制模块M850的一个可选实施例为：在吊装系统上设置防扭推杆，可通过防扭推杆驱动重物140在扭转方向上发生扭转；计算或测量重物140在扭转方向的扭转角加速度aα；设定与扭转角加速度aα同方向的防扭角加速度arα，控制防扭推杆在重物140上叠加防扭角加速度arα。控制防扭角加速度arα与重物140的扭转角加速度aα方向相同，可减小重物140的在起升平面内的摆动振幅。
综上，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (28)

1.一种吊装系统的自动控制方法，所述吊装系统包括可沿水平方向行走的行走小车、设置在所述行走小车上的起升机构、连接在所述起升机构上的钢丝绳以及通过所述钢丝绳悬吊在所述行走小车下方的重物，所述重物可在起升平面内进行摆动，可在水平面内进行扭转，所述控制方法用于将所述重物下放至一目标位置，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
第一计算步骤，计算第一时间Th，所述第一时间Th为所述起升机构将所述重物下放至所述目标位置所需的时间；
第二计算步骤，计算第二时间Ts，所述第二时间Ts为所述重物由当前位置摆动至摆动平衡点所需的时间；
第三计算步骤，计算第三时间Tα，所述第三时间Tα为所述重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的时间；
比较步骤，比较所述第一时间Th、所述第二时间Ts以及所述第三时间Tα，如果Th≥Ts且Th≥Tα，则所述起升机构以下放速度vh下放所述重物；如果Th<Ts或Th<Tα，则所述起升机构停止下放所述重物；
判定步骤，判断所述重物是否下降至所述目标位置，如果所述重物到达所述目标位置，则所述起升机构停车；如所述重物未到达所述目标位置，则返回所述第一计算步骤、所述第二计算步骤或所述第三计算步骤。
2.根据权利要求1所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，在所述第一计算步骤中，所述第一时间Th＝Th1+Th2+Th3；
其中，Th1为打开所述起升机构的制动器所需的时间；
Th2为所述起升机构的速度由0增加至所述下放速度vh所需的时间；
Th3为所述起升机构将所述重物以所述下放速度vh由当前高度H下放至所述目标位置所需的时间。
3.根据权利要求2所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，在所述第一计算步骤中，当所述重物处于被下放状态时，所述第一时间Th＝Th3。
4.根据权利要求2所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，Th2的计算方法为：
Th2＝vh/V×T；
其中，V为所述起升机构可达到的全速，T为所述起升机构的速度由0加速到所述全速V所需的时间。
5.根据权利要求2所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，Th3的计算方法为：
当所述重物当前的下降速度不为0时，Th3＝H/vh；
当所述重物当前的下降速度为0时，Th3＝H/vh0；其中，vh0为当所述起升机构怠速运行时，所述重物的下降速度。
6.根据权利要求1所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，所述下放速度vh为当起升机构以额定速度运行时，所述重物下降速度的0.1～0.2倍。
7.根据权利要求1所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，在所述第二计算步骤之前，还包括：
第一检测步骤，检测所述重物在第一方向的水平速度vs和水平位移S，所述第一方向与所述行走小车的运行方向平行，所述水平位移S为所述重物在所述第一方向上距所述目标位置的距离；
如果所述水平位移S不超过摆动阈值As0，则在所述第二计算步骤中设定Ts＝0；如果所述水平位移S大于所述摆动阈值As0，且所述水平速度vs的方向为远离所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算步骤中设定Ts＝∞；如果所述水平位移S大于摆动阈值As0，且所述水平速度的方向为朝向所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算步骤中根据单摆公式计算Ts。
8.根据权利要求7所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制方法；
当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；
当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
9.根据权利要求8所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，
当所述重物为集装箱吊具时，所述摆动阈值As0的范围是350～500mm；
当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述摆动阈值As0的范围是650～800mm；
所述摆动阈值As0随所述重物高度的下降而线性减小。
10.根据权利要求1所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，在所述比较步骤中，如果Th<Ts，所述判定步骤之后还包括防摇控制步骤，所述防摇控制步骤用于减小所述重物在所述起升平面内的摆动振幅。
11.根据权利要求1所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，在所述第三计算步骤之前，还包括：
第二检测步骤，检测所述重物在第二方向的扭转角度α和扭转角速度ω，所述第二方向为垂直于扭转中心轴的转动方向，所述扭转角度α为所述重物当前位置与所述扭转平衡位置之间在所述第二方向上的夹角；
如果所述扭转角度α不超过扭转阈值Aα0，则在所述第三计算步骤中设定Tα＝0；如果所述扭转角度α大于所述扭转阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为远离所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算步骤中设定Tα＝∞；如果所述扭转角度α大于摆动阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为朝向所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算步骤中根据扭摆公式计算Tα。
12.根据权利要求11所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制方法；
当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；
当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
13.根据权利要求12所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，
当所述吊装系统应用于集装箱起重机时，所述扭转阈值Aα0的范围可选为1.2°～2°；
所述扭转阈值Aα0随所述重物高度的下降而线性减小。
14.根据权利要求11所述的吊装系统的自动控制方法，其特征在于，在所述比较步骤中，如果Th<Tα，所述比较步骤之后还包括防扭控制步骤，所述防扭控制步骤用于减小所述重物的扭转振幅。
15.一种吊装系统的自动控制装置，所述吊装系统包括可沿水平方向行走的行走小车、设置在所述行走小车上的起升机构、连接在所述起升机构上的钢丝绳以及通过所述钢丝绳悬吊在所述行走小车下方的重物，所述重物可在起升平面内进行摆动，可在水平面内进行扭转，所述控制装置用于将所述重物下放至一目标位置，其特征在于，所述控制装置包括以下模块：
第一计算模块，计算第一时间Th，所述第一时间Th为所述起升机构将所述重物下放至所述目标位置所需的时间；
第二计算模块，计算第二时间Ts，所述第二时间Ts为所述重物由当前位置摆动至摆动平衡点所需的时间；
第三计算模块，计算第三时间Tα，所述第三时间Tα为所述重物由当前位置扭转至扭转平衡位置所需的时间；
比较模块，分别与所述第一计算模块、所述第二计算模块和所述第三计算模块相连，用于比较所述第一时间Th、所述第二时间Ts以及所述第三时间Tα，如果Th≥Ts且Th≥Tα，则所述起升机构以下放速度vh下放所述重物；如果Th<Ts或Th<Tα，则所述起升机构停止下放所述重物；
判定模块，判断所述重物是否下降至所述目标位置，如果所述重物到达所述目标位置，则所述起升机构停车；如所述重物未到达所述目标位置，则返回所述第一计算模块、所述第二计算模块或者所述第三计算模块。
16.根据权利要求15所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，在所述第一计算模块中，所述第一时间Th＝Th1+Th2+Th3；
其中，Th1为打开所述起升机构的制动器所需的时间；
Th2为所述起升机构的速度由0增加至所述下放速度vh所需的时间；
Th3为所述起升机构将所述重物以所述下放速度vh由当前高度H下放至所述目标位置所需的时间。
17.根据权利要求16所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，在所述第一计算模块中，当所述重物处于被下放状态时，所述第一时间Th＝Th3。
18.根据权利要求16所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，Th2的计算方法为：
Th2＝vh/V×T；
其中，V为所述起升机构可达到的全速，T为所述起升机构的速度由0加速到所述全速V所需的时间。
19.根据权利要求16所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，Th3的计算方法为：
当所述重物当前的下降速度不为0时，Th3＝H/vh；
当所述重物当前的下降速度为0时，Th3＝H/vh0；其中，vh0为当所述起升机构怠速运行时，所述重物的下降速度。
20.根据权利要求15所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，所述下放速度vh为当起升机构以额定速度运行时，所述重物下降速度的0.1～0.2倍。
21.根据权利要求15所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，在所述第二计算模块，还包括：
第一检测模块，检测所述重物在第一方向的水平速度vs和水平位移S，所述第一方向与所述行走小车的运行方向平行，所述水平位移S为所述重物在所述第一方向上距所述目标位置的距离；
如果所述水平位移S不超过摆动阈值As0，则在所述第二计算模块中设定Ts＝0；如果所述水平位移S大于所述摆动阈值As0，且所述水平速度vs的方向为远离所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算模块中设定Ts＝∞；如果所述水平位移S大于摆动阈值As0，且所述水平速度的方向为朝向所述摆动平衡点的方向，则在所述第二计算模块中根据单摆公式计算Ts。
22.根据权利要求21所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制装置；
当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；
当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
23.根据权利要求21所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，
当所述重物为集装箱吊具时，所述摆动阈值As0的范围是350～500mm；
当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述摆动阈值As0的范围是650～800mm；
所述摆动阈值As0随所述重物高度的下降而线性减小。
24.根据权利要求15所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，在所述比较模块中，如果Th<Ts，所述判定模块之后还包括防摇控制模块，所述防摇控制模块用于减小所述重物在所述起升平面内的摆动振幅。
25.根据权利要求15所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，在所述第三计算模块之前，还包括：
第二检测模块，检测所述重物在第二方向的扭转角度α和扭转角速度ω，所述第二方向为垂直于扭转中心轴的转动方向，所述扭转角度α为所述重物当前位置与所述扭转平衡位置之间在所述第二方向上的夹角；
如果所述扭转角度α不超过扭转阈值Aα0，则在所述第三计算模块中设定Tα＝0；如果所述扭转角度α大于所述扭转阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为远离所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算模块中设定Tα＝∞；如果所述扭转角度α大于摆动阈值Aα0，且所述扭转角速度ω的方向为朝向所述扭转平衡位置的方向，则在所述第三计算模块中根据扭摆公式计算Tα。
26.根据权利要求25所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，所述吊装系统应用于集装箱起重机，且当所述重物距所述目标位置的高度处于一高度区间时，启动所述自动控制装置；
当所述重物为集装箱吊具时，所述高度区间为700～2000mm；
当所述重物为集装箱吊具以及固定在所述集装箱吊具上的集装箱时，所述高度区间为1100～2600mm。
27.根据权利要求26所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，
当所述吊装系统应用于集装箱起重机时，所述扭转阈值Aα0的范围可选为1.2°～2°；
所述扭转阈值Aα0随所述重物高度的下降而线性减小。
28.根据权利要求25所述的吊装系统的自动控制装置，其特征在于，在所述比较模块中，如果Th<Tα，所述比较模块之后还包括防扭控制模块，所述防扭控制模块用于减小所述重物的扭转振幅。
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