CN108946471A - 脉冲输入整形起重机防摇方法 - Google Patents

脉冲输入整形起重机防摇方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108946471A
CN108946471A CN201810736729.3A CN201810736729A CN108946471A CN 108946471 A CN108946471 A CN 108946471A CN 201810736729 A CN201810736729 A CN 201810736729A CN 108946471 A CN108946471 A CN 108946471A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
amplitude
moment
crane
acceleration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810736729.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108946471B (zh
Inventor
杜芃
牛王强
陈超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Maritime University
Original Assignee
Shanghai Maritime University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Maritime University filed Critical Shanghai Maritime University
Priority to CN201810736729.3A priority Critical patent/CN108946471B/zh
Publication of CN108946471A publication Critical patent/CN108946471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108946471B publication Critical patent/CN108946471B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一族脉冲输入整形起重机防摇方法，适用于任意个数脉冲加速度输入的情况。不同时刻下，让不同幅值的脉冲响应进行叠加，使摆角能在一定时间内回到零。本方法是开环控制方法，操作简单，易于实现，适用于任意个数的脉冲作为输入，在有阻尼的二阶起重机系统中，实现起重机的防摇摆控制。本方法中，每一种脉冲输入法，都可以有效地对负载产生的摇摆进行控制，使摆角回到零。当脉冲输入的数量越多，负载产生的摆角回零时间越长，摇摆时摆角的最大角度越小，用户可以根据工程需要进行选择。

Description

脉冲输入整形起重机防摇方法
技术领域
本发明涉及港口起重机防摇控制技术方法，具体涉及脉冲加速度输入下一族基于输入整形法的起重机防摇方法
背景技术
随着自动化港口的不断建设和船运业的飞速发展，对于起重机的装卸效率的要求也越来越高。在起重机运送货物的过程中，吊重会产生摇摆，使货物无法及时到达指定位置，这直接影响了起重机的装卸效率。所以为了输送效率的提高及码头作业安全，起重机自动防摇摆控制是十分必要的。解决吊重的防摇摆问题对物流运输行业的发展具有积极的意义。
上海海事大学郁春丽研究了当小车系统为有阻尼的二阶系统，在阶跃输入下的输入整形控制方法，研究了输入为二段阶跃，三段阶跃，……，n段阶跃加速时，输入整形器的参数设计方法，其中时间最优解在二段阶跃加速下达到，摆角在3/4周期回到0。为了优化摆角回零时间，本方法改变了输入的命令，使用了脉冲输入下的输入整形法控制起重机系统，使摆角回零时间更短，由于本方法计算复杂，所以使用了向量图方法简化计算，且研究了脉冲输入为n个的输入整形器设计方法的通解。
发明内容
本发明的目的是提供了不同脉冲下的二阶带阻尼系统的防摇控制方法，以便为用户提供更多的防摇方法选择。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一族脉冲输入整形起重机防摇方法，通过控制小车加速度，调节小车的速度，实现起重机的防摇控制；将起重设备中的水平运行的小车，连接负载的绳索和吊重看成一个移动的单摆系统，该系统的脉冲响应是：其中，负载的质量为m，绳索长度为L，绳索和垂直方向的夹角为θ，负载摇摆时切向加速度为am，负载的切向速度为Vm，小车的加速度为ac，小车的速度为Vc，ωn为系统震荡频率，ξ为阻尼比，ωd为阻尼震荡频率，
对于任意n个脉冲输入，
n为整形器中脉冲输入的个数，Ai为脉冲响应的幅值，ti为脉冲响应的延迟时间；
加入脉冲的幅值和时间点为：
A0＝1,t0＝0, 摆角在(n-1)*T/n时刻为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对上述方法做出进行时间优化，加入脉冲的幅值和时间点为：
A0＝1,t0＝0, 摆角在(n-2)*T/n时刻为零。在本方法的匀速段，小车的速度
以下给出n＝2到6五种情况下的应用举例。
对于整形器中n＝2的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
二脉冲法：
加入脉冲的幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0,摆角在T/2时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对于整形器中n＝3的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
三脉冲法：
加入脉冲的幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0,摆角在2T/3时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对上述三脉冲方法进行时间优化，三脉冲法最优解的加入脉冲幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0,摆角在T/3时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对于整形器中n＝4的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
四脉冲法：
加入脉冲的幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0, 摆角在3T/4时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对上述四脉冲方法进行时间优化，四脉冲法最优解的加入脉冲幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0,摆角在T/2时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对于整形器中n＝5的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
五脉冲法：
加入脉冲的幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0, 摆角在4T/5时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对上述五脉冲方法进行时间优化，五脉冲法最优解的加入脉冲幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0,摆角在3T/5时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对于整形器中n＝6的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
六脉冲法：
加入脉冲的幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0, 摆角在5T/6时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度
对上述六脉冲方法进行时间优化，六脉冲法最优解的加入脉冲幅值和时间点为：A0＝1,t0＝0, 摆角在2T/3时刻后摆角为零。在本方法的匀速段，小车的速度结合附图，作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法起重机吊重系统的动力学原理示意图。
图2为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法二脉冲法矢量示意图。
图3为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法二脉冲法输入示意图。
图4为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法二脉冲法输出示意图。
图5为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法三脉冲法矢量示意图。
图6为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法三脉冲法输入示意图。
图7为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法三脉冲法输出示意图。
图8为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法三脉冲法最优解矢量示意图。
图9为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法三脉冲法最优解输入示意图。
图10为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法三脉冲法最优解输出示意图。
图11为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法四脉冲法矢量示意图。
图12为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法四脉冲法输入示意图。
图13为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法四脉冲法输出示意图。
图14为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法四脉冲法最优解矢量示意图。
图15为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法四脉冲法最优解输入示意图。
图16为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法四脉冲法最优解输出示意图。
图17为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法五脉冲法矢量示意图。
图18为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法五脉冲法输入示意图。
图19为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法五脉冲法输出示意图。
图20为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法五脉冲法最优解矢量示意图。
图21为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法五脉冲法最优解输入示意图。
图22为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法五脉冲法最优解输出示意图。
图23为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法六脉冲法矢量示意图。
图24为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法六脉冲法输入示意图。
图25为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法六脉冲法输出示意图。
图26为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法六脉冲法最优解矢量示意图。
图27为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法六脉冲法最优解输入示意图。
图28为本发明脉冲输入整形起重机防摇方法六脉冲法最优解输出示意图。
具体实施方式
将起重设备中的水平运行的小车，连接负载的绳索和吊重看成一个移动的单摆系统，如图1所示。
对以上模型作如下假设：
假设1：小车和负载看作是有一定质量的质点，且起重机静止不产生相对运动。
假设2：绳索的质量忽略不计，且长度不可拉伸。
假设3：不考虑风力和空气阻力对负载的影响。
根据牛顿运动定律可得该系统的数学模型是：
其中k为摆角最后稳定时的幅值，ωn为系统震荡频率，ξ为阻尼比。
该系统的脉冲响应是：
通过在不同的时间点，给不同幅值的脉冲响应，叠加后的摆角为零。即解下列方程使θ(t)为零：
其中，ωn为系统固有频率，ξ为系统阻尼比，n为整形器中脉冲的个数，Ai为脉冲响应的幅值，ti为脉冲响应的延迟时间。
为了解决这个问题，本方法给出了一族脉冲输入下基于输入整形法的解。具体方法是：
n脉冲法：
加速阶段，在0时刻，给正向加速度脉冲，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；
减速阶段，加入脉冲的幅值和时间点为：在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻再给加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
对上述n脉冲法进行时间优化，具体方法为：
n脉冲法最优解：
加速阶段，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；
减速阶段，加入脉冲的幅值和时间点为：
在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻再给负向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
对于整形器中n＝2的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
二脉冲法：
具体方法：在整形器中包含两个脉冲，加速阶段，在0时刻，给正向加速度脉冲，幅值为1，在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻再给加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段后的时刻回到0。在本方法的匀速段，小车的速度
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图解释。图2中A1代表输入整形器的第一个脉冲，A1的幅值是相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，A2的幅值是相位为180°，A1和A2的幅值相等，方向相反，从图中可以看出两个向量相互抵消，叠加为零。
根据以上的理论说明，在matlab中进行小车系统的建模，对小车的输入输出进行仿真，对小车的速度，加速度，摆角进行分析，具体参数为：设绳长L＝15m，阻尼比ξ取0.016，所以将这些参数带入式，可得
其中,T＝7.8s，α＝ωn*ξ＝0.0128。
二脉冲法仿真中，小车从静止到匀速运动，所需时间为3.9s，此时负载摆角为零。系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图3和图4。小车在加速和减速阶段时，负载产生摇摆，在匀速行驶和静止时，负载不产生摇摆。
对于整形器中n＝3的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
三脉冲法：
为了满足不同的工程需要，脉冲的数量应该更多，考虑输入为三个脉冲的情况。具体方法：加速阶段，在0时刻，给正向加速度脉冲，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段后的时刻回到0。在本方法的匀速段，小车的速度
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图5中A1代表输入整形器的第一个脉冲，A1的幅值是相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，A2的幅值是相位为120°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，A3的幅值是相位为240°，A1，A2，A3的幅值相等，从图中可以看出三个向量相互抵消，叠加为零。
三脉冲法中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图6和图7。小车从静止到匀速运动，所需时间为5.2s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝3的情况进行时间优化，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
三脉冲法最优解：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给负向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给正向加速度脉冲，幅值是经过时刻再给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的T/3时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图8中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为60°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为120°，A1,A3的幅值是A2的幅值是A1，A2，A3的幅值相等,A1,A3幅值为正向，A2幅值为负向，从图中可以看出三个向量相互抵消，叠加为零。
三脉冲法最优解中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图9和图10。小车从静止到匀速运动，所需时间为2.6s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝4的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
四脉冲法：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻再给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图11中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为90°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为180°，A4代表输入整形器的第四个脉冲，相位为270°，A1,A2,A3,A4的幅值是A1，A2，A3，A4的幅值相等，从图中可以看出四个向量相互抵消，叠加为零。
四脉冲法中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图12和图13。小车从静止到匀速运动，所需时间为5.85s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝4的情况进行时间优化，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
四脉冲法最优解：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给正向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图14中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为90°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为90°，A4代表输入整形器的第四个脉冲，相位为180°，A1，A2,A4的幅值是A3的幅值是A1，A2，A3,A4的幅值相等且A1,A2,A4为正向,A3为负向，从图中可以看出四个向量相互抵消，叠加为零。
四脉冲法最优解中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图15和图16。小车从静止到匀速运动，所需时间为3.9s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝5的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
五脉冲法：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图17中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为72°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为144°，A4代表输入整形器的第四个脉冲，相位为216°，A5代表输入整形器的第五个脉冲，相位为288°，A1，A2，A3，A4，A5的幅值为A1，A2，A3，A4，A5的幅值相等，从图中可以看出五个向量相互抵消，叠加为零。
五脉冲法中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图18和图19。小车从静止到匀速运动，所需时间为6.24s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝5的情况进行时间优化，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
五脉冲法最优解：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给负向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图20中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为72°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为108°，A4代表输入整形器的第四个脉冲，相位为144°，A5代表输入整形器的第五个脉冲，相位为216°，A1，A2，A4，A5的幅值为A3的幅值为A1，A2，A3，A4，A5的幅值相等且A1,A2,A4，A5为正向,A3为负向，从图中可以看出五个向量相互抵消，叠加为零。
五脉冲法最优解中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图21和图22。小车从静止到匀速运动，所需时间为4.68s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝6的情况，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
六脉冲法：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻再给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图23中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为60°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为120°，A4代表输入整形器的第四个脉冲，相位为180°，A5代表输入整形器的第五个脉冲，相位为240°，A6代表输入整形器的第六个脉冲，相位为300°，A1，A2，A3，A4，A5，A6的幅值为A1，A2，A3，A4，A5，A6的幅值相等，从图中可以看出六个向量相互抵消，叠加为零。
六脉冲法中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图24和图25。小车从静止到匀速运动，所需时间为6.5s，此时负载摆角为零。
对于整形器中n＝6的情况进行时间优化，脉冲输入整形起重机防摇方法如下：
六脉冲法最优解：
具体方法：在加速阶段开始时，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给负向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
该方法的理论计算比较复杂，使用矢量图像解释。图26中A1代表输入整形器的第一个脉冲，相位为0°，A2代表输入整形器的第二个脉冲，相位为60°，A3代表输入整形器的第三个脉冲，相位为120°，A4代表输入整形器的第四个脉冲，相位为120°，A5代表输入整形器的第五个脉冲，相位为180°，A6代表输入整形器的第六个脉冲，相位为240°，A1，A2，A3，A5，A6的幅值为A4的幅值为A1，A2，A3，A4，A5，A6的幅值相等且A1,A2,A3，A5,A6为正向,A4为负向，从图中可以看出六个向量相互抵消，叠加为零。
六脉冲法最优解中，系统的加速度曲线，速度和摆角曲线见图27和图28。小车从静止到匀速运动，所需时间为5.2s，此时负载摆角为零。
本发明优点如下：
1)本发明提出的脉冲输入下一族基于输入整形法的起重机防摇方法，以脉冲加速度为输入，以小车速度为输出，输入的脉冲个数可以是任意的，在不同时刻，让不同幅值的脉冲响应进行叠加，摆角输出能在一定时间内回到零，能够达到防摇的目的。
2)本发明中每一种脉冲输入法，都可以有效地对负载产生的摇摆进行控制，使摆角回到零，且都有理论证明和模拟仿真验证。
3)本发明提出的防摇摆控制属于开环控制法，不需要状态观测器或者测量摆角的传感器，方法操作简单，应用简便，可以达到良好的防摇效果。
4)本发明提出的脉冲输入控制方法，当脉冲输入的数量越多，负载产生的摆角回零时间越长，摇摆时摆角的最大角度越小。

Claims (11)

1.一族脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，通过控制小车加速度，调节小车的速度，实现起重机的防摇控制；将起重设备中的水平运行的小车，连接负载的绳索和吊重看成一个移动的单摆系统，该系统的脉冲响应是：其中，负载的质量为m，绳索长度为L，绳索和垂直方向的夹角为θ，负载摇摆时的切向加速度为am，负载的切向速度为Vm，小车的加速度为ac，小车的速度为Vc，ωn为系统震荡频率，ξ为阻尼比，ωd为阻尼震荡频率，
对于任意n个脉冲输入，
n为整形器中脉冲输入的个数，Ai为脉冲响应的幅值，ti为脉冲响应的延迟时间；
加入脉冲的幅值和时间点为：
加速阶段，在0时刻，给正向加速度脉冲，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；
减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻给加速度脉冲，幅值是经过时刻再给加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
2.如权利要求1所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，对进行时间优化，得到n脉冲法最优解，其特征在于，加入脉冲的幅值和时间点为：
加速阶段，0时刻，给正向脉冲加速度，幅值为1，在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是在时刻再给负向加速度脉冲，幅值是使摆角在时刻回到0；
减速阶段，在刚进入减速阶段的时刻给负向加速度脉冲，幅值为-1，经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻给负向加速度脉冲，幅值是经过时刻再给负向加速度脉冲，幅值是在时刻再给正向加速度脉冲，幅值是使摆角在减速阶段开始后的时刻回到0。
3.如权利要求1所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为2。
4.如权利要求1所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为3。
5.如权利要求2所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为3。
6.如权利要求1所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为4。
7.如权利要求2所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为4。
8.如权利要求1所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为5。
9.如权利要求2所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为5。
10.如权利要求1所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为6。
11.如权利要求2所述的脉冲输入整形起重机防摇方法，其特征在于，n为6。
CN201810736729.3A 2018-07-06 2018-07-06 脉冲输入整形起重机防摇方法 Active CN108946471B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810736729.3A CN108946471B (zh) 2018-07-06 2018-07-06 脉冲输入整形起重机防摇方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810736729.3A CN108946471B (zh) 2018-07-06 2018-07-06 脉冲输入整形起重机防摇方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108946471A true CN108946471A (zh) 2018-12-07
CN108946471B CN108946471B (zh) 2019-12-10

Family

ID=64482247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810736729.3A Active CN108946471B (zh) 2018-07-06 2018-07-06 脉冲输入整形起重机防摇方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108946471B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109896423A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 上海理工大学 一种时变非线性小车-吊重防摇控制装置及防摇控制方法
CN110294414A (zh) * 2019-06-21 2019-10-01 上海理工大学 一种基于开环防摇控制算法的起重机控制方法和装置
CN110775818A (zh) * 2019-09-25 2020-02-11 南京航空航天大学 一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法
CN111348550A (zh) * 2020-02-24 2020-06-30 湖南天桥嘉成智能科技有限公司 无人行车防摇摆控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11139762A (ja) * 1997-11-12 1999-05-25 Sumitomo Metal Ind Ltd クラブ旋回型クレーン吊荷の振れ止め方法
CN102502403A (zh) * 2011-10-28 2012-06-20 河南卫华重型机械股份有限公司 起重机防摇摆控制方法
CN204917728U (zh) * 2015-07-10 2015-12-30 新乡新起机器设备有限公司 一种起重机安全监控与防摇控制装置
CN105388761A (zh) * 2015-12-10 2016-03-09 上海海事大学 基于正反posicast输入整形法的起重机防摇控制方法
CN106348172A (zh) * 2016-09-28 2017-01-25 上海海事大学 一族基于正反posicast输入整形法的起重机防摇控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11139762A (ja) * 1997-11-12 1999-05-25 Sumitomo Metal Ind Ltd クラブ旋回型クレーン吊荷の振れ止め方法
CN102502403A (zh) * 2011-10-28 2012-06-20 河南卫华重型机械股份有限公司 起重机防摇摆控制方法
CN204917728U (zh) * 2015-07-10 2015-12-30 新乡新起机器设备有限公司 一种起重机安全监控与防摇控制装置
CN105388761A (zh) * 2015-12-10 2016-03-09 上海海事大学 基于正反posicast输入整形法的起重机防摇控制方法
CN106348172A (zh) * 2016-09-28 2017-01-25 上海海事大学 一族基于正反posicast输入整形法的起重机防摇控制方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109896423A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 上海理工大学 一种时变非线性小车-吊重防摇控制装置及防摇控制方法
CN110294414A (zh) * 2019-06-21 2019-10-01 上海理工大学 一种基于开环防摇控制算法的起重机控制方法和装置
CN110775818A (zh) * 2019-09-25 2020-02-11 南京航空航天大学 一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法
CN110775818B (zh) * 2019-09-25 2020-10-27 南京航空航天大学 一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法
CN111348550A (zh) * 2020-02-24 2020-06-30 湖南天桥嘉成智能科技有限公司 无人行车防摇摆控制方法
CN111348550B (zh) * 2020-02-24 2022-01-07 湖南天桥嘉成智能科技有限公司 无人行车防摇摆控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108946471B (zh) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108946471A (zh) 脉冲输入整形起重机防摇方法
CN106348172B (zh) 一族基于正反posicast输入整形法的起重机防摇控制方法
Chang Adaptive fuzzy controller of the overhead cranes with nonlinear disturbance
CN109896423B (zh) 一种时变非线性小车-吊重防摇控制装置及防摇控制方法
Potter et al. Reducing swing of model helicopter sling load using input shaping
CN105388761B (zh) 基于正反posicast输入整形法的起重机防摇控制方法
CN108008626A (zh) 一种水下机器人在近水面受海浪干扰时使用水平舵进行主动减摇的模糊pid控制方法
Fujioka et al. Robustness analysis of input-shaped model reference control on a double-pendulum crane
CN114195009B (zh) 基于自抗扰控制器的双摆塔式吊车的防摆控制方法及系统
Raubar et al. Anti-sway system for ship-to-shore cranes
Arabasi et al. Simultaneous travel and hoist maneuver input shaping control using frequency modulation
van Albada et al. A novel approach to anti-sway control for marine shipboard cranes.
Cao et al. An improved negative zero vibration anti-swing control strategy for grab ship unloader based on elastic wire rope model
Caporali Iterative method for controlling the sway of a payload on tower (slewing) cranes using a command profile approach
Ajayan et al. Vibration control of 3D gantry crane with precise positioning in two dimensions
Hekman et al. A feedback control system for suppressing crane oscillations with on-off motors
Ahmad et al. Investigations of NCTF with input shaping for sway control of a double-pendulum-type overhead crane
CN115947232A (zh) 一种桥式起重机双环防摇控制方法
Umaru et al. A gantry crane control scheme using hybrid input shaper and PID controller
Zawawi et al. Feedback control schemes for gantry crane system incorporating payload
CN114839883A (zh) 非线性欠驱动水下航行器定深抗干扰鲁棒l1控制方法
Ahmad et al. Robust feed-forward schemes for anti-sway control of rotary crane
Sadr et al. Damping control of a quadrotor with swinging load using input shaping method
Ahmad et al. Infinite impulse response filter techniques for sway control of a lab-scaled rotary crane system
Shah et al. Command-shaping control of quayside cranes with eight-pole reeving mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant