CN114455469A - 一种塔式起重机回转机构控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种塔式起重机回转机构控制系统，包含回转驱动器、回转减速机、位置检测单元、回转控制器，还包含负载识别单元和风力传感器，负载识别单元实时采集负载信息并反馈至回转控制器，风力传感器采集实时风力数据，回转控制器预存有预定义负载信息以及不同风力下预定义负载信息所对应的经验速度曲线，回转控制器控制在执行回转动作时先将负载识别单元实时采集的负载信息与预定义负载信息进行对比，仅在未匹配到预存信息时执行PID计算实时给定速度值，在匹配到预存信息时，直接调用对应的经验速度曲线。由于经验速度曲线是经过事先优化和人工修正的耗时更短的回转程序，因此，在不影响防摆目的的基础上，提高了运输效率，单位时间的货品运输量得到提升。

Description

一种塔式起重机回转机构控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及起重机安全控制技术领域，具体涉及一种塔式起重机回转机构控制系统及控制方法。
背景技术
之前塔式起重机回转机构运行过程中，由于人工操作，速度未依据负载、变幅小车位置等实时调整，造成负载横向摆动，定位不准确，存在安全隐患且需反复调整造成运行效率低下，后来我们为了实现精准定位，检测回转实时位置反馈至回转控制器，同时回转控制器结合变幅小车位置、起升负载位置计算目标位置和当前位置的坐标偏差以及运行惯量，采用PID计算实时给定速度值，确保最佳路径到达目标位置。
在采用了上面的实时调整手段后，由于在运行过程中，给定速度是参考实时惯量计算所得，因此能够有效防止负载横向摇摆，但这种实时调整方式由于是一种程序的自我调整，调整幅值小，过程中速度变化频次高，平均耗时长，虽然比人工控制更有效防止负载横向摇摆，但单位时间的货品运输量并不高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种塔式起重机回转机构控制系统及控制方法，在预防摆动的速度实时调整程序中根据对高频重复操作的工作目标的识别调用经验速度曲线，在不影响防摆目的的基础上，提高运输效率。
本发明的技术方案如下：
一种塔式起重机回转机构控制系统，包含：回转驱动器、回转减速机、位置检测单元、回转控制器，所述回转减速机输出轴设置有多圈编码器，用于检测回转实时位置并反馈至回转控制器，所述位置检测单元实时检测变幅小车位置、起升负载位置，所述回转控制器结合变幅小车位置、起升负载位置计算目标位置和当前位置的坐标偏差以及运行惯量，采用PID计算实时给定速度值，还包含负载识别单元和风力传感器，所述负载识别单元实时采集负载信息并反馈至回转控制器，所述风力传感器采集实时风力数据，回转控制器预存有预定义负载信息以及不同风力下预定义负载信息所对应的经验速度曲线，回转控制器控制在执行回转动作时先将负载识别单元实时采集的负载信息与预定义负载信息进行对比，仅在未匹配到预存信息时执行PID计算实时给定速度值，在匹配到预存信息时，直接调用对应的经验速度曲线。
优选地，所述的塔式起重机回转机构控制系统，回转控制器预存有的所述预定义负载信息包含负载重量信息和形状信息，所述负载识别单元除了系统自带的重量/拉力传感器，还包括系统增设的视觉采集元件。
可选地，所述的塔式起重机回转机构控制系统，所述视觉采集元件为激光视觉传感器或相机。
优选地，所述的塔式起重机回转机构控制系统，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载重量信息、形状信息与预定义的负载信息进行匹配。
优选地，所述的塔式起重机回转机构控制系统，所述实时风力数据、负载重量信息均为区间匹配。
一种塔式起重机回转机构控制方法，基于如上所述的塔式起重机回转机构控制系统，包括以下步骤：
S1，起重机起吊负载并准备执行回转动作；
S2，风力传感器实时采集风力数据，负载识别单元实时采集负载信息；
S3，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载信息与预定义的负载信息进行匹配，匹配到预存信息时，调用对应的经验速度曲线执行回转动作，否则执行PID计算根据实时给定的速度值控制回转机构运动。
如上所述的塔式起重机回转机构控制系统，进一步地，在同一运送路径下，调用经验速度曲线执行回转动作比执行PID计算实时给定速度值执行回转动作具有更短的耗时。
本发明可取得如下技术效果：
本发明提出的塔式起重机回转机构控制系统及控制方法，执行回转时通过风力传感器实时采集风力数据，通过负载识别单元实时采集负载信息，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载信息与预定义的负载信息进行匹配，匹配到预存信息时，调用对应的经验速度曲线执行回转动作，否则执行PID计算根据实时给定的速度值控制回转机构运动，由于对起重机高频重复操作的工作目标采用的经验速度曲线是经过事先优化和人工修正的耗时更短的回转程序，因此，在不影响防摆目的的基础上，提高了运输效率，单位时间的货品运输量得到提升。
附图说明
图1为本发明实施例提供的塔式起重机回转机构控制系统控制原理图。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
本实施例一种塔式起重机回转机构控制系统，包含：回转驱动器、回转减速机、位置检测单元、回转控制器，所述回转减速机输出轴设置有多圈编码器，用于检测回转实时位置并反馈至回转控制器，所述位置检测单元实时检测变幅小车位置、起升负载位置，所述回转控制器结合变幅小车位置、起升负载位置计算目标位置和当前位置的坐标偏差以及运行惯量，采用PID计算实时给定速度值。这种实时调整手段由于在运行过程中，给定速度是参考实时惯量计算所得，因此能够有效防止负载横向摇摆。
由于速度实时调整方式是一种程序的自我调整，调整幅值小，过程中速度变化频次高，平均耗时长，虽然比人工控制更有效防止负载横向摇摆，但原先单位时间内人工操作能完成的货品运输任务出现了完不成的情况，因此，作为本实施例进一步的改进，还包含负载识别单元和风力传感器。
结合图1所示的控制原理，本实施例所述负载识别单元实时采集负载信息并反馈至回转控制器，所述风力传感器采集实时风力数据，回转控制器预存有预定义负载信息以及不同风力下预定义负载信息所对应的经验速度曲线，回转控制器控制在执行回转动作时先将负载识别单元实时采集的负载信息与预定义负载信息进行对比，仅在未匹配到预存信息时执行PID计算实时给定速度值，在匹配到预存信息时，直接调用对应的经验速度曲线。
本实施例方案的实施基础是在一般的塔式起重机作业现场，很多甚至大多数起吊作业目标是高频重复的，熟练的操作工人按照经验操作，在同一个时间单位内，比如一个上午的4个小时内，要比采用PID计算实时给定速度值的自动控制方式完成更多的货品运输任务，也就是说，采用PID计算实时给定速度值时，其实是耗时增加的，将系统运算出的速度曲线进行分析可以看出自我调整过程中调整幅值小，介入频次高，相应速度变化频次高，这导致平均耗时长，对速度曲线进行经验优化并进行安全性验证可缩短回转过程中的耗时，这种优化可以是系统运算出的最短耗时方案，也可以是人工修正后经验证安全的方案，可通过修改程序进行调整，由于固化后的经验曲线一旦与负载状态匹配，仅有在风力条件差异大的情况下才会出现大幅度失准，因此需要采用风力传感器实时采集风力数据，以保证风力条件也在匹配范围，当然这里风力参数最好要包含风向。
为了实现上述目的，回转控制器预存有的所述预定义负载信息至少应当包含负载重量信息和形状信息，以确保能够准确识别到负载目标的类型和吊装状态，与系统中预存的相对固化的信息进行准确或模糊匹配，由于系统自带有重量或拉力传感器，本实施例中负载重量信息可直接调取，普通监控摄像头无法满足形状信息的采集，因此需要另外增设视觉采集元件，这里视觉采集元件可以选择激光视觉传感器或者至少具有图像预处理功能的相机，例如具有图像预处理功能的相机可以对图像进行降噪增强等预处理后供后续程序提取和识别负载特征元。
配备上述硬件，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载重量信息、形状信息与预定义的负载信息进行匹配，优选地，所述的塔式起重机回转机构控制系统，所述实时风力数据、负载重量信息均为区间匹配。由于一些施工现场可能大部分吊运任务和路径都是重复的，工人对货品的装载方式或习惯也相对固定，因此，采用本实施例的方法在有效提高防偏摆效果的基础上比PID实时调整模式明显缩短与纯人工操作时单位时间的货品运输量的差距，也就是说，货品运输效率得到了提升。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供塔式起重机回转机构控制方法，包括以下步骤：
S1，起重机起吊负载并准备执行回转动作；
S2，风力传感器实时采集风力数据，负载识别单元实时采集负载信息；
S3，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载信息与预定义的负载信息进行匹配，匹配到预存信息时，调用对应的经验速度曲线执行回转动作，否则执行PID计算根据实时给定的速度值控制回转机构运动。
根据前面的介绍，在同一运送路径下，调用经验速度曲线执行回转动作比执行PID计算实时给定速度值执行回转动作具有更短的耗时，因此，通过本实施例的控制方法，在不影响防摆目的的基础上，提高了运输效率，单位时间的货品运输量得到提升。
以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种塔式起重机回转机构控制系统，包含：回转驱动器、回转减速机、位置检测单元、回转控制器，所述回转减速机输出轴设置有多圈编码器，用于检测回转实时位置并反馈至回转控制器，所述位置检测单元实时检测变幅小车位置、起升负载位置，所述回转控制器结合变幅小车位置、起升负载位置计算目标位置和当前位置的坐标偏差以及运行惯量，采用PID计算实时给定速度值，其特征在于，还包含负载识别单元和风力传感器，所述负载识别单元实时采集负载信息并反馈至回转控制器，所述风力传感器采集实时风力数据，回转控制器预存有预定义负载信息以及不同风力下预定义负载信息所对应的经验速度曲线，回转控制器控制在执行回转动作时先将负载识别单元实时采集的负载信息与预定义负载信息进行对比，仅在未匹配到预存信息时执行PID计算实时给定速度值，在匹配到预存信息时，直接调用对应的经验速度曲线。
2.根据权利要求1所述的塔式起重机回转机构控制系统，其特征在于，回转控制器预存有的所述预定义负载信息包含负载重量信息和形状信息，所述负载识别单元除了系统自带的重量/拉力传感器，还包括系统增设的视觉采集元件。
3.根据权利要求2所述的塔式起重机回转机构控制系统，其特征在于，所述视觉采集元件为激光视觉传感器或相机。
4.根据权利要求3所述的塔式起重机回转机构控制系统，其特征在于，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载重量信息、形状信息与预定义的负载信息进行匹配。
5.根据权利要求4所述的塔式起重机回转机构控制系统，其特征在于，所述实时风力数据、负载重量信息均为区间匹配。
6.一种塔式起重机回转机构控制方法，基于权利要求1-5任一项所述的塔式起重机回转机构控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1，起重机起吊负载并准备执行回转动作；
S2，风力传感器实时采集风力数据，负载识别单元实时采集负载信息；
S3，回转控制器综合风力传感器采集的实时风力数据和负载识别单元所采集的负载信息与预定义的负载信息进行匹配，匹配到预存信息时，调用对应的经验速度曲线执行回转动作，否则执行PID计算根据实时给定的速度值控制回转机构运动。
7.根据权利要求6所述的塔式起重机回转机构控制方法，其特征在于，在同一运送路径下，调用经验速度曲线执行回转动作比执行PID计算实时给定速度值执行回转动作具有更短的耗时。
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