CN108689327B - 一种绞车缆绳恒张力控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绞车缆绳恒张力控制方法及装置，属于自动控制技术领域。绞车包括滚筒和缆绳，滚筒的转动由控制装置控制，控制装置包括控制器、传感器、编码器、变频器和变频电机，方法包括：控制器接收用户输入的张力设定值；控制器确定传感器是否故障；当确定传感器故障时，控制器将张力设定值作为扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器；编码器检测变频电机的转速值；变频器根据变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源。本发明在传感器故障时可维持绞车缆绳恒张力。

Description

一种绞车缆绳恒张力控制方法及装置

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种绞车缆绳恒张力控制方法及装置。

背景技术

锚泊定位(英文：anchor mooring positioning)是用锚、锚缆和锚链将海洋结构物或船舶系留于指定海域，限制外力改变船舶或结构物的状态，使其保持在预定位置上的定位方式。锚泊定位主要由多个绞车、驱动装置和控制装置实现，多个绞车从不同方向卷入或放出缆绳实现船舶在小范围内的移动，并在到达定位点之后通过收紧缆绳实现船舶的定位停泊。在一个绞车定位停泊之后，控制装置通常会保持缆绳处于恒张力状态，以避免缆绳在海洋天气恶劣的时候被扯断。

目前控制装置一般通过传感器获取到绞车缆绳的张力检测值，如果绞车缆绳的张力检测值与用户输入的张力设定值不同，则将绞车缆绳的张力检测值代入预定的算法中得到变频器的速度给定值和转矩限幅值，变频器按照得到的速度给定值和转矩限幅值为变频电机提供相应电压和频率的动力，变频电机在变频器的驱动下带动绞车转动，实现缆绳的卷入或放出，使缆绳处于恒张力状态。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

传感器在海洋天气恶劣的时候损坏的几率较大，一旦传感器损坏，绞车缆绳将无法维持在恒张力状态，缆绳容易被扯断，造成海洋结构物或船舶不能系留于指定海域，影响海洋结构物或船舶的安全性和稳定性。

发明内容

为了解决现有技术绞车缆绳将无法维持在恒张力状态，影响海洋结构物或船舶的安全性和稳定性的问题，本发明实施例提供了一种绞车缆绳恒张力控制方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种绞车缆绳恒张力控制方法，所述绞车包括滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳，所述滚筒的转动由控制装置控制，所述控制装置包括控制器、传感器、编码器、变频器和变频电机，所述传感器设置在所述绞车上并与所述控制器电连接，所述编码器设置在所述变频电机上并与所述变频器电连接，所述变频器分别与所述控制器和所述变频电机电连接，所述变频电机和所述滚筒传动连接；所述绞车缆绳恒张力控制方法包括：

所述控制器接收用户输入的张力设定值；

所述控制器确定所述传感器是否故障；

当确定所述传感器故障时，所述控制器将所述张力设定值作为扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到所述变频器；

所述编码器检测所述变频电机的转速值；

所述变频器根据所述变频电机的转速值、所述扭矩限幅值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为所述变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源。

可选地，所述变频器根据所述变频电机的转速值、所述扭矩限幅值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的电压值和频率值，包括：

采用比例-积分-微分控制算法根据所述变频电机的转速值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的频率值；

按照所述变频电机的驱动电源的频率值和电压值之间的对应关系，计算确定的所述频率值对应的电压值；

按照所述变频电机的转矩值和所述变频电机的驱动电源的电压值之间的对应关系，计算所述扭矩限幅值对应的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值小于或等于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将确定的所述频率值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值大于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将所述扭矩限幅值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值。

可选地，所述控制器确定所述传感器是否故障，包括：

通过所述传感器获取所述缆绳的张力值；

当所述缆绳的张力值超过设定范围时，确定所述传感器故障；

当所述缆绳的张力值在设定范围内时，确定所述传感器没有故障。

优选地，所述绞车缆绳恒张力控制方法还包括：

当确定所述传感器没有故障时，所述控制器将所述缆绳的张力值和所述张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

更优选地，所述控制器将所述缆绳的张力值和所述张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，包括：

按照如下公式计算所述扭矩限幅值y：

其中，k_p为比例增益，b为比例权重系数，w为所述张力设定值，x为所述缆绳的张力值，T_i为积分作用时间，s为拉普拉斯运算符，T_d为微分作用时间，a为微分延时系数，c为微分权重系数。

另一方面，本发明实施例提供了一种绞车缆绳恒张力控制装置，所述绞车包括滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳，所述绞车缆绳恒张力控制装置包括控制器、传感器、编码器、变频器和变频电机，所述传感器设置在所述绞车上并与所述控制器电连接，所述编码器设置在所述变频电机上并与所述变频器电连接，所述变频器分别与所述控制器和所述变频电机电连接，所述变频电机和所述滚筒传动连接；

所述控制器，用于接收用户输入的张力设定值；确定所述传感器是否故障；当确定所述传感器故障时，将所述张力设定值作为扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到所述变频器；

所述编码器，用于检测所述变频电机的转速值；

所述变频器，用于根据所述变频电机的转速值、所述扭矩限幅值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为所述变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源。

可选地，所述变频器用于，

采用比例-积分-微分控制算法根据所述变频电机的转速值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的频率值；

按照所述变频电机的驱动电源的频率值和电压值之间的对应关系，计算确定的所述频率值对应的电压值；

按照所述变频电机的转矩值和所述变频电机的驱动电源的电压值之间的对应关系，计算所述扭矩限幅值对应的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值小于或等于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将确定的所述频率值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值大于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将所述扭矩限幅值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值。

可选地，所述控制器用于，

通过所述传感器获取所述缆绳的张力值；

当所述缆绳的张力值超过设定范围时，确定所述传感器故障；

当所述缆绳的张力值在设定范围内时，确定所述传感器没有故障。

优选地，所述控制器还用于，

当确定所述传感器没有故障时，将所述缆绳的张力值和所述张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

更优选地，所述控制器用于，

按照如下公式计算所述扭矩限幅值y：

其中，k_p为比例增益，b为比例权重系数，w为所述张力设定值，x为所述缆绳的张力值，T_i为积分作用时间，s为拉普拉斯运算符，T_d为微分作用时间，a为微分延时系数，c为微分权重系数。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过确定传感器是否故障，并在传感器故障时将用户输入的张力设定值作为扭矩限幅值输出到变频器，同时使变频器根据编码器检测的变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定为变频电机提供的驱动电源的电压值和频率值，从而利用变频器和变频电机将绞车缆绳的张力维持为用户输入的张力设定值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例提供的控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种绞车缆绳恒张力控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的传感器没有故障时控制装置中的信号传输图；

图4是本发明实施例提供的传感器故障时控制装置中的信号传输图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种绞车缆绳恒张力控制方法，绞车包括滚筒和缠绕在滚筒上的缆绳，滚筒的转动由控制装置控制。图1为本发明实施例提供的控制装置的结构示意图，参见图1，控制装置包括控制器10、传感器20、编码器30、变频器40和变频电机50，传感器20设置在绞车60上并与控制器10电连接，编码器30设置在变频电机50上并与变频器40电连接，变频器40分别与控制器10和变频电机50电连接，变频电机50和滚筒传动连接。

图2为本发明实施例提供的绞车缆绳恒张力控制方法的流程图，参见图2，该绞车缆绳恒张力控制方法包括：

步骤101：控制器接收用户输入的张力设定值。

具体地，张力设定值可以为额定负载的75％，如传感器量程为100吨，则张力设定值为75吨。

在实际应用中，控制器可以与输入设备连接，以接收用户输入的指令或数据。具体地，输入设备可以为按键、旋钮或者触摸屏。

在具体实现时，用户除了输入张力设定值之外，还可以输入恒张力模式的开始指令，以使控制器通过闭环反馈将绞车缆绳的张力保持为用户输入的张力设定值。也可以只输入张力设定值，并将张力设定值的输入作为恒张力模式的开始指令。

步骤102：控制器确定传感器是否故障。当确定传感器故障时，执行步骤103；当确定传感器没有故障时，执行步骤104。

可选地，该步骤102可以包括：

通过传感器获取缆绳的张力值；

当缆绳的张力值超过设定范围时，确定传感器故障；

当缆绳的张力值在设定范围内时，确定传感器没有故障。

具体地，传感器可以为销轴传感器或者扭矩传感器。

在实际应用中，传感器会不断检测缆绳的张力值。如果传感器没有故障，则传感器的检测值应该在设定范围内，反之，如果传感器故障，如信号线断开，则传感器的检测值很可能在设定范围外，因此可以直接根据传感器的检测值(即缆绳的张力值)是否在设定范围内判断传感器是否故障，判断方式简单、方便、快捷。

在具体实现时，传感器的检测值为一个模拟信号(如4mA～20mA的电流信号)，通常将其模数转换为数字信号后再判断是否在设定范围内。同时为了避免传感器自身存在的误差等造成影响，可以将在传感器的检测范围的基础上进行扩展后的数值范围，作为判断传感器是否故障的设定范围，即在传感器的检测值与传感器的检测范围相差很大时才判定传感器故障。

以4mA～20mA的电流信号为例，其模数转换后的数值范围为0～27648，设定范围选择-500～30000。如果缆绳的张力值为10000，由于10000在-500～30000内，因此确定传感器没有故障；如果缆绳的张力值为32767，由于32767在-500～30000外，因此确定传感器故障。

步骤103：控制器将张力设定值作为扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

具体地，速度给定值为预先设定的数值，如60*5/p，p为变频电机的极对数。

步骤104：控制器将缆绳的张力值和张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

在具体实现时，传感器模数转换后的数值还无法直接与张力设定值进行计算，因此还可以先按照如下公式对模数转换后的数值进行处理：

其中，F为处理后的数值，Input为传感器输出到控制器的数值，K₁为传感器检测范围的最小值(如0)，K₂为传感器检测范围的最大值(如27648)，HI_LIM为传感器量程的最大值(如150吨)，LO_LIM为传感器量程的最小值(如0吨)。

例如，Input＝10000，则

可选地，该步骤104可以包括：

按照如下公式计算扭矩限幅值y：

其中，k_p为比例增益(如1.05)，b为比例权重系数(如1)，w为张力设定值，x为缆绳的张力值，T_i为积分作用时间(如10秒)，s为拉普拉斯运算符，T_d为微分作用时间(0.02秒)，a为微分延时系数(如1)，c为微分权重系数(如1)。

具体地，上述公式中的系数可以根据工作经验进行设定，还可以根据实际情况进行调整。例如，如果滚筒的转速变化太快，则减小k_p和b中的至少一个；反之，如果滚筒的转速变化太慢，则增大k_p和b中的至少一个。又如，如果误差较大，则减小T_i；反之，如果误差较小，则增大T_i。再如，如果误差变化太快，则减小T_d、a和c中的至少一个；反之，如果误差变化太慢，则增大T_d、a和c中的至少一个。

由上述公式可知，扭矩限幅值会根据缆绳的张力值的变化而相应变化，直到缆绳的张力值等于张力设定值，从而实现将绞车缆绳的张力维持为用户输入的张力设定值。

通过步骤103或者步骤104，控制器无论传感器是否故障，都有相应的扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器，进而利用变频器通过变频电机控制绞车的转动。区别仅在于，当传感器没有故障时，扭矩限幅值可以根据缆绳的张力值的变化而相应变化，直到将绞车缆绳的张力维持为用户输入的张力设定值；而传感器故障时，无法准确获取到缆绳的张力值，此时将张力设定值作为扭矩限幅值，可以将扭矩限幅值控制在目标范围内。

步骤105：编码器检测变频电机的转速值。该步骤105在步骤101之后执行，与步骤102～步骤104中的任意一个或多个的执行顺序无关。

步骤106：变频器根据变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源。

在具体实现时，变频器会先根据变频电机的转速和转矩之间的线性关系，将变频电机的转速值转变为变频电机的转矩，再根据变频电机的转矩、扭矩限幅值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的电压值和频率值。

可选地，该步骤106可以包括：

采用比例-积分-微分(英文：proportion、integral、derivative，简称：PID)控制算法根据变频电机的转速值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的频率值；

按照变频电机的驱动电源的频率值和电压值之间的对应关系，计算确定的频率值对应的电压值；

按照变频电机的转矩值和变频电机的驱动电源的电压值之间的对应关系，计算扭矩限幅值对应的电压值；

当确定的频率值对应的电压值小于或等于扭矩限幅值对应的电压值时，将确定的频率值对应的电压值作为变频电机的驱动电源的电压值；

当确定的频率值对应的电压值大于扭矩限幅值对应的电压值时，将扭矩限幅值对应的电压值作为变频电机的驱动电源的电压值。

具体地，当变频电机的驱动电源的频率值大于额定频率时，驱动电源的频率值为额定电压，即无论确定的频率值是多少，其对应的电压值均为额定电压。当变频电机的驱动电源的频率值小于或等于额定频率时，变频电机的驱动电源的频率值和电压值正相关，即变频电机的驱动电源的频率值较大时，变频电机的驱动电源的电压值也较大；变频电机的驱动电源的频率值较小时，变频电机的驱动电源的电压值也较小。此时变频电机的驱动电源的频率值和电压值具体的对应关系由实际采用的变频器决定。

在具体实现时，在变频器为变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源之后，可以按照如下公式计算变频电机的转矩T和转速n：

其中，m为变频电机的相数，ω为变频电机的同步角速度，S为变频电机的转差率，r₁为变频电机的定子相电阻，r₂为变频电机折算到定子侧的转子相电阻，U为变频电机的定子相电压，x为变频电机的短路电抗，f为变频电机的供电频率，p为变频电机的极对数。

由上述公式可知，在控制器给定扭矩限幅值和速度给定值之后，变频器可以通过为变频电机提供电源，将变频电机的转速固定为速度给定值，并且同时考虑扭矩限幅值和变频电机的转速调整变频电机的转矩，从而在传感器没有故障时，同时根据传感器检测的绞车缆绳的张力和编码器检测的变频电机的转速综合调整变频电机的转矩，而在传感器故障时，也能根据编码器检测的变频电机的转速调整变频电机的转矩，使绞车缆绳的张力维持为用户输入的张力设定值。

图3为传感器没有故障时控制装置中的信号传输图，参见图3，当传感器没有故障时，控制器10接收到用户输入的张力设定值，同时传感器20从绞车10处检测到缆绳的张力值并输出到控制器10，控制器10根据张力设定值和缆绳的张力值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器40。另外，编码器30从变频电机50处检测到变频电机的转速值并输出到变频器40，变频器40根据变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为变频电机50提供确定的电压值和频率值的驱动电源。变频电机50在变频器40的驱动下，带动绞车60转动，实现缆绳的卷入或放出，使缆绳处于恒张力状态。

图4为传感器故障时控制装置中的信号传输图，参见图4，当传感器故障时，控制器10接收到用户输入的张力设定值，同时传感器20从绞车10处检测到的缆绳的张力值无法输出到控制器10，控制器10将张力设定值作为扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器40。另外，编码器30从变频电机50处检测到变频电机的转速值并输出到变频器40，变频器40根据变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为变频电机50提供确定的电压值和频率值的驱动电源。变频电机50在变频器40的驱动下，带动绞车60转动，实现缆绳的卷入或放出，使缆绳处于恒张力状态。

本发明实施例通过确定传感器是否故障，并在传感器故障时将用户输入的张力设定值作为扭矩限幅值输出到变频器，同时使变频器根据编码器检测的变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定为变频电机提供的驱动电源的电压值和频率值，从而利用变频器和变频电机将绞车缆绳的张力维持为用户输入的张力设定值。

本发明实施例提供了一种绞车缆绳恒张力控制装置，绞车包括滚筒和缠绕在滚筒上的缆绳，滚筒的转动由控制装置控制。如图1所示，该绞车缆绳恒张力控制装置包括控制器10、传感器20、编码器30、变频器40和变频电机50，传感器20设置在绞车60上并与控制器10电连接，编码器30设置在变频电机50上并与变频器40电连接，变频器40分别与控制器10和变频电机50电连接，变频电机50和滚筒传动连接。

控制器10，用于接收用户输入的张力设定值；确定传感器是否故障；当确定传感器故障时，将张力设定值作为扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器；

编码器30，用于检测变频电机的转速值；

变频器40，用于根据变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源。

可选地，变频器40可以用于，

采用PID控制算法根据变频电机的转速值和速度给定值，确定变频电机的驱动电源的频率值；

按照变频电机的驱动电源的频率值和电压值之间的对应关系，计算确定的频率值对应的电压值；

按照变频电机的转矩值和变频电机的驱动电源的电压值之间的对应关系，计算扭矩限幅值对应的电压值；

当确定的频率值对应的电压值小于或等于扭矩限幅值对应的电压值时，将确定的频率值对应的电压值作为变频电机的驱动电源的电压值；

当确定的频率值对应的电压值大于扭矩限幅值对应的电压值时，将扭矩限幅值对应的电压值作为变频电机的驱动电源的电压值。

可选地，控制器10可以用于，

通过传感器获取缆绳的张力值；

当缆绳的张力值超过设定范围时，确定传感器故障；

当缆绳的张力值在设定范围内时，确定传感器没有故障。

优选地，控制器10还可以用于，

当确定传感器没有故障时，将缆绳的张力值和张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

更优选地，控制器10可以用于，

按照如下公式计算扭矩限幅值y：

其中，k_p为比例增益，b为比例权重系数，w为张力设定值，x为缆绳的张力值，T_i为积分作用时间，s为拉普拉斯运算符，T_d为微分作用时间，a为微分延时系数，c为微分权重系数。

本发明实施例通过确定传感器是否故障，并在传感器故障时将用户输入的张力设定值作为扭矩限幅值输出到变频器，同时使变频器根据编码器检测的变频电机的转速值、扭矩限幅值和速度给定值，确定为变频电机提供的驱动电源的电压值和频率值，从而利用变频器和变频电机将绞车缆绳的张力维持为用户输入的张力设定值。

需要说明的是：上述实施例提供的绞车缆绳恒张力控制装置在控制绞车缆绳恒张力时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的绞车缆绳恒张力控制装置与绞车缆绳恒张力控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种绞车缆绳恒张力控制方法，所述绞车包括滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳，所述滚筒的转动由控制装置控制，其特征在于，所述控制装置包括控制器、传感器、编码器、变频器和变频电机，所述传感器设置在所述绞车上并与所述控制器电连接，所述编码器设置在所述变频电机上并与所述变频器电连接，所述变频器分别与所述控制器和所述变频电机电连接，所述变频电机和所述滚筒传动连接；所述绞车缆绳恒张力控制方法包括：

所述控制器接收用户输入的张力设定值；

所述控制器确定所述传感器是否故障；

当确定所述传感器故障时，所述控制器将所述张力设定值作为扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到所述变频器；

所述编码器检测所述变频电机的转速值；

所述变频器根据所述变频电机的转速值、所述扭矩限幅值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为所述变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源；

所述控制器确定所述传感器是否故障，包括：

通过所述传感器获取所述缆绳的张力值；

当所述缆绳的张力值超过设定范围时，确定所述传感器故障；

当所述缆绳的张力值在设定范围内时，确定所述传感器没有故障。

2.根据权利要求1所述的绞车缆绳恒张力控制方法，其特征在于，所述变频器根据所述变频电机的转速值、所述扭矩限幅值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的电压值和频率值，包括：

采用比例-积分-微分控制算法根据所述变频电机的转速值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的频率值；

按照所述变频电机的驱动电源的频率值和电压值之间的对应关系，计算确定的所述频率值对应的电压值；

按照所述变频电机的转矩值和所述变频电机的驱动电源的电压值之间的对应关系，计算所述扭矩限幅值对应的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值小于或等于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将确定的所述频率值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值大于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将所述扭矩限幅值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值。

3.根据权利要求1或2所述的绞车缆绳恒张力控制方法，其特征在于，所述绞车缆绳恒张力控制方法还包括：

当确定所述传感器没有故障时，所述控制器将所述缆绳的张力值和所述张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

4.根据权利要求3所述的绞车缆绳恒张力控制方法，其特征在于，所述控制器将所述缆绳的张力值和所述张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，包括：

按照如下公式计算所述扭矩限幅值y：

其中，k_p为比例增益，b为比例权重系数，w为所述张力设定值，x为所述缆绳的张力值，T_i为积分作用时间，s为拉普拉斯运算符，T_d为微分作用时间，a为微分延时系数，c为微分权重系数。

5.一种绞车缆绳恒张力控制装置，所述绞车包括滚筒和缠绕在所述滚筒上的缆绳，其特征在于，所述绞车缆绳恒张力控制装置包括控制器、传感器、编码器、变频器和变频电机，所述传感器设置在所述绞车上并与所述控制器电连接，所述编码器设置在所述变频电机上并与所述变频器电连接，所述变频器分别与所述控制器和所述变频电机电连接，所述变频电机和所述滚筒传动连接；

所述控制器，用于接收用户输入的张力设定值；确定所述传感器是否故障；当确定所述传感器故障时，将所述张力设定值作为扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到所述变频器；

所述编码器，用于检测所述变频电机的转速值；

所述变频器，用于根据所述变频电机的转速值、所述扭矩限幅值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的电压值和频率值，并为所述变频电机提供确定的电压值和频率值的驱动电源；

所述控制器用于，

通过所述传感器获取所述缆绳的张力值；

当所述缆绳的张力值超过设定范围时，确定所述传感器故障；

当所述缆绳的张力值在设定范围内时，确定所述传感器没有故障。

6.根据权利要求5所述的绞车缆绳恒张力控制装置，其特征在于，所述变频器用于，

采用比例-积分-微分控制算法根据所述变频电机的转速值和所述速度给定值，确定所述变频电机的驱动电源的频率值；

按照所述变频电机的驱动电源的频率值和电压值之间的对应关系，计算确定的所述频率值对应的电压值；

按照所述变频电机的转矩值和所述变频电机的驱动电源的电压值之间的对应关系，计算所述扭矩限幅值对应的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值小于或等于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将确定的所述频率值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值；

当确定的所述频率值对应的电压值大于所述扭矩限幅值对应的电压值时，将所述扭矩限幅值对应的电压值作为所述变频电机的驱动电源的电压值。

7.根据权利要求5或6所述的绞车缆绳恒张力控制装置，其特征在于，所述控制器还用于，

当确定所述传感器没有故障时，将所述缆绳的张力值和所述张力设定值代入预定的算法中计算扭矩限幅值，并将所述扭矩限幅值和速度给定值输出到变频器。

8.根据权利要求7所述的绞车缆绳恒张力控制装置，其特征在于，所述控制器用于，

按照如下公式计算所述扭矩限幅值y：

其中，k_p为比例增益，b为比例权重系数，w为所述张力设定值，x为所述缆绳的张力值，T_i为积分作用时间，s为拉普拉斯运算符，T_d为微分作用时间，a为微分延时系数，c为微分权重系数。

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