CN114735598A - 塔机回转控制方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

塔机回转控制方法、装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN114735598A CN202210392749.XA CN202210392749A CN114735598A CN 114735598 A CN114735598 A CN 114735598A CN 202210392749 A CN202210392749 A CN 202210392749A CN 114735598 A CN114735598 A CN 114735598A
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Abstract

本发明公开了一种塔机回转控制方法、装置和计算机可读存储介质，所述塔机回转控制方法包括步骤：获取塔机设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；接收电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；控制电机根据所述目标频率曲线运行，消除塔机回转震荡。本发明通过在时滞整形控制，降低了塔机回转控制时的成本。

Description

塔机回转控制方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及回转机构的转动惯量技术领域，尤其涉及一种塔机回转控制方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
作为基建施工过程中关键的设备，塔式起重机的工况直接影响着建筑产品的安全性与可靠性。塔机回转机构中包括有变频器控制电机，当塔机中的齿轮传动机构驱动大臂旋转时，实际上由于塔机机身存在形变，塔机大臂速度和变频器电机速度并不一致，在停机时，会有一定幅度的回摆，导致回转机构定位不准，司机使用困难。
在现有技术中，传统的解决方法是加入涡流机构来抑制回弹，涡流控制的原理是电机涡流制动器电枢随转轴一起转动，当励磁线圈通入直流电后，涡流制动器的爪极与电枢间气隙产生磁场，点数切割磁力线感生电势，形成电流(即涡流)。由涡流产生的磁场与爪极磁场相互作用，形成制动转矩，在一定的转速范围内，制动转矩与励磁电流及电枢转速近似成正比例线性关系。这种控制方式无法反馈，一旦涡流线圈出现问题，则会导致塔机在回转过程中大臂出现较大的顿挫、反弹、甚至对大臂造成永久性破坏。并且涡流和涡流控制电路均为硬件装置，增加了系统成本和维护成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种塔机回转控制方法、装置和计算机可读存储介质。旨在解决现有塔机回转控制技术中的硬件装置的系统成本和维护成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种塔机回转控制方法，所述塔机回转控制方法包括步骤：
获取塔机的设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；
将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；
接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；
控制电机根据所述目标频率曲线运行，以消除塔机回转震荡。
可选地，所述接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线的步骤包括：
接收塔机的电机工作频率，将所述电机工作频率进行预设加减速处理，并输出第一工作频率曲线；
根据预设时滞整形器传递函数，计算与所述时滞整形器传递函数相对应的脉冲序列表达式；
根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线。
可选地，所述根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线的步骤包括：
根据所述目标传递函数、预设时滞时间、预设阻尼和预设时滞次数，得到与所述预设时滞次数相对应的时滞放大系数和目标时滞时间；
根据所述脉冲序列表达式、所述时滞放大系数、所述目标时滞时间以及所述预设时滞次数，得到脉冲序列；
根据所述脉冲序列对所述第一工作频率进行时滞处理，生成目标频率曲线。
可选地，所述将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数的步骤包括：
将所述动力学方程进行拉氏变换，得到所述电机转速与塔机的电机驱动力矩之间的第一传递函数，以及所述大臂转速与所述电机驱动力矩之间的第二传递函数；
对所述第一传递函数和第二传递函数进行运算，得到所述大臂转速与所述电机转速之间的第三传递函数；
根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
可选地，所述设备参数包括电机设备参数和第一机械设备参数；所述电机设备参数包括电机转速和电机驱动力矩；
所述根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
以电机转速和电机驱动力矩对第一机械设备参数定标，获取与所述电机设备参数的量程相对应的第二机械设备参数，其中，所述第一机械设备参数包括弹性扭转力、大臂转速、大臂摩擦力及风阻、塔机弹性扭转力系数以及大臂重量；
根据所述第三传递函数、所述第二机械设备参数和塔机预设阻尼，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
可选地，所述根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的第四传递函数；
根据所述第四传递函数和所述塔机预设阻尼，得到目标传递函数。
可选地，所述目标传递函数包括：
Figure BDA0003596802670000031
其中，
Figure BDA0003596802670000032
ω0为自然频率，ωd为定标后的大臂转速，ωm为定标后的电机转速，ζ为塔机系统阻尼，Kt'为定标后的弹性扭转系数，J'd为定标后的大臂及悬挂物惯量。
可选地，所述脉冲序列包括：
Figure BDA0003596802670000033
其中，n为时滞次数，M为时滞系数，TX为时滞时间，Ai为第i次的时滞放大系数，ti为第i次的时滞时间，s为复频率。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有塔机回转控制程序，所述塔机回转控制程序被处理器执行时实现如上所述的塔机回转控制方法的步骤。
本发明提出一种塔机回转控制方法、装置和计算机可读存储介质，所述塔机回转控制方法包括步骤：获取塔机设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；接收电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；控制电机根据所述目标频率曲线运行，消除塔机回转震荡。通过上述方式，本发明能够在软件应用层面消除塔机在工作过程由于塔机大臂速度与变频器电机速度不一致而造成的塔机在停机时的回摆，增强了对塔机的控制力，提高了工作人员作业时的安全性，同时避免了因使用硬件装置而造成的系统成本和硬件维护成本较高的问题。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图；
图2为本发明塔机回转控制方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明塔机回转控制方法第一实施例中步骤S30的流程示意图；
图4为本发明塔机回转控制方法中动力学方程所对应的系统传递函数框图；
图5为本发明塔机回转控制方法中时滞整形控制框图；
图6为本发明塔机回转控制方法中塔机系统的输入输出波形图；
图7为本发明塔机回转控制方法中塔机系统的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端为塔机控制装置。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU(中央处理器，centralprocessing unit)，通信总线1002，用户接口1003，DVI接口1004，USB接口(通用串行总线，Universal Serial Bus)1005，存储器1006。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。DVI接口(Digital VisualInterface，数字视频接口)1004可选的可以包括标准的有线接口，通过DVI线与其他外部设备连接。USB接口1005可选的可以包括标准的有线接口，通过USB连接线与其他外部设备连接。存储器1006可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1006可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
可选地，终端还可以包括音频电路等等，在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1006中可以包括操作系统、DVI接口模块、USB接口模块、用户接口模块以及塔机回转控制程序。
在图1所示的终端中，DVI接口1004主要用于连接外部设备，与外部设备进行数据通信；USB接口1005主要用于连接外部设备，与外部设备进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的塔机回转控制程序，并执行以下操作：
获取塔机的设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；
将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；
接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；
控制电机根据所述目标频率曲线运行，以消除塔机回转震荡。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
接收塔机的电机工作频率，将所述电机工作频率进行预设加减速处理，并输出第一工作频率曲线；
根据预设时滞整形器传递函数，计算与所述时滞整形器传递函数相对应的脉冲序列表达式；
根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
根据所述目标传递函数、预设时滞时间、预设阻尼和预设时滞次数，得到与所述预设时滞次数相对应的时滞放大系数和目标时滞时间；
根据所述脉冲序列表达式、所述时滞放大系数、所述目标时滞时间以及所述预设时滞次数，得到脉冲序列；
根据所述脉冲序列对所述第一工作频率进行时滞处理，生成目标频率曲线。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
将所述动力学方程进行拉氏变换，得到所述电机转速与塔机的电机驱动力矩之间的第一传递函数，以及所述大臂转速与所述电机驱动力矩之间的第二传递函数；
对所述第一传递函数和第二传递函数进行运算，得到所述大臂转速与所述电机转速之间的第三传递函数；
根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
以电机转速和电机驱动力矩对第一机械设备参数定标，获取与所述电机设备参数的量程相对应的第二机械设备参数，其中，所述第一机械设备参数包括弹性扭转力、大臂转速、大臂摩擦力及风阻、塔机弹性扭转力系数以及大臂重量；
根据所述第三传递函数、所述第二机械设备参数和塔机预设阻尼，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的第四传递函数；
根据所述第四传递函数和所述塔机预设阻尼，得到目标传递函数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
Figure BDA0003596802670000071
其中，
Figure BDA0003596802670000072
ω0为自然频率，ωd为定标后的大臂转速，ωm为定标后的电机转速，ζ为塔机系统阻尼，Kt'为定标后的弹性扭转系数，J'd为定标后的大臂及悬挂物惯量。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1006中存储的塔机回转控制程序，还执行以下操作：
Figure BDA0003596802670000073
其中，n为时滞次数，M为时滞系数，TX为时滞时间，Ai为第i次的时滞放大系数，ti为第i次的时滞时间，s为复频率。
本发明塔机控制装置的具体实施例与下述塔机回转控制方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
请参阅图2，本发明提供一种塔机回转控制方法，在塔机控制装置的塔机回转控制方法的第一实施例中，塔机回转控制方法包括以下步骤：
步骤S10，获取塔机的设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；
在本实施例中，需要说明的是，请参阅图7，图7为本发明中塔机的结构示意图，塔机包括有上转台和下转台。上转台安装电机、减速机、塔机大臂和小齿轮。下转台连接塔身及回转大齿轮转盘。所以所述设备参数包括：小齿轮半径r1、大齿轮半径r2、减速机减速比k1、电机惯量Jm、大臂及悬挂物惯量Jd、弹性扭转系数Kt、电机驱动力矩Tm、弹性扭转力Tt、大臂摩擦力及风阻Tl、电机转速Wm和大臂转速Wd，其中，参数K1，r1，r2可由塔机的生产厂家提供。参数Jm，Jd，Kt由塔机使用的电机，塔机的型号及塔机高度确定。其中Jd会随着回转大臂所吊重物而略有变化。Wd不可测量，Tt不可测量，扰动TL不可测量，Wm可由无速度传感器控制观测得到；
所述动力学方程用以下公式表示：
Figure BDA0003596802670000074
Figure BDA0003596802670000081
Figure BDA0003596802670000082
其中，t为时间，其他代数含义如上所述，在此不作赘述。
步骤S20，将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；
在本实施例中，步骤S20还包括：
步骤A21，将所述动力学方程进行拉氏变换，得到所述电机转速与塔机的电机驱动力矩之间的第一传递函数，以及所述大臂转速与所述电机驱动力矩之间的第二传递函数；
在本实施例中，请参阅图4，图4为动力学方程所对应的系统传递函数框图；可根据系统传递函数框图，得到所述电机转速与塔机的电机驱动力矩之间的第一传递函数，以及所述大臂转速与所述电机驱动力矩之间的第二传递函数，具体方法为现有技术，本发明在此不作赘述。
在本实施例中，所述第一传递函数表示为电机转速与电机驱动力矩之间的比值，即塔机系统中输出量与输入量之比，具体表示为：
Figure BDA0003596802670000083
其中，S为拉普拉斯变换中的复参变量，称为复频率，Wm为电机转速，Tm为电机驱动力矩，Jm为电机惯量，r1为小齿轮半径、r2为大齿轮半径、k1为减速机减速比，Kt为弹性扭转系数，Jd为大臂及悬挂物惯量。
所述第二传递函数表示为大臂转速与电机驱动力矩之间的输出与输入的关系，具体表示为：
Figure BDA0003596802670000084
其中，式中代数所示含义如上所述，在此不作赘述。
步骤A22，对所述第一传递函数和第二传递函数进行运算，得到所述大臂转速与所述电机转速之间的第三传递函数；
具体的，可将(2)式和(1)式进行相除运算，得到表示大臂转速和电机转速之间的传递函数，具体可表示为：
Figure BDA0003596802670000091
其中，式中代数所示含义如上所述，在此不作赘述。
步骤A23，根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
在本实施例中，由于塔机系统包括电机结构和机械结构，需要以电机结构中的设备参数为标准，对机械结构中的参数进行定标，即统一电机结构的参数与机械结构的参数的量程，方便后续计算，例如，当电机旋转5圈时，才可带动大臂旋转1圈，因此，为方便计算，需将大臂速度和电机速度统一，即当电机旋转1圈的同时大臂也同样旋转一圈。在计算得到定标后的设备参数后，将定标后设备参数代入上述实施例中的动力学方程中，以得到目标传递函数。具体的，目标传递函数，可由下述公式表示：
Figure BDA0003596802670000092
其中，
Figure BDA0003596802670000093
ω0为自然频率，ωd为定标后的大臂转速，ωm为定标后的电机转速，ζ为塔机系统阻尼，Kt'为定标后的弹性扭转系数，J'd为定标后的大臂及悬挂物惯量。
请参阅图3和图5，图5为时滞整形控制框图，在步骤A24之后，执行步骤S30，
步骤S30，接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；
在本实施例中，所述步骤S30还包括：
步骤S31，接收塔机的电机工作频率，将所述电机工作频率进行预设加减速处理，并输出第一工作频率曲线；
电机工作频率可由作业人员进行输入，由于塔机的每一个档位都对应一个电机工作频率，所以可直接接收作业人员输入的档位，进而经过塔机系统中的变频器根据接收到的电机工作频率，将频率从0逐渐变换到额定的电机工作频率，即接收到的电机工作频率，由此会生成一条频率的变化曲线，即第一工作频率曲线，请参阅图6中自上而下的第一条曲线，即为第一工作频率曲线。
步骤S32，根据预设时滞整形器传递函数，计算与所述时滞整形器传递函数相对应的脉冲序列表达式；
在本实施例中，所述预设时滞整形器函数，具体通过以下公式表示：
Figure BDA0003596802670000101
其中，n为时滞次数，Ai为第i次的时滞放大系数，ti为第i次的时滞时间，s为复频率，T为时滞时间。
通过数学运算，可将时滞整形器传递函数转换为脉冲序列表达式，具体的，所述脉冲序列表达式由下述公式表示：
Figure BDA0003596802670000102
其中，当n取值为3时，各参数取值如下所示：
Figure BDA0003596802670000103
(7)式表示为A0-t3中各参数的取值，即t0为0，t2为TX，依次类推，即A0为1/M，在此不作赘述。
其中，
Figure BDA0003596802670000104
M为时滞系数，TX为时滞时间，具体取值范围为
Figure BDA0003596802670000105
当TX越长，参数适应性越强，但是最终频率加减速时间也会越长，实际取值根据现场情况做合理选择，例如，当需要大臂较快停止时，则可选择较小的值，当需要大臂较慢停止时，则可选择较大的值。其他参数代表含义如上所述，在此不作赘述。
此外，时滞整形时，时滞时间为半个震荡周期，则为ZV整形，如果时滞时间为一个震荡周期，则为ZVD整形，本方式整形时间可以变化，可以做到比ZV整形更快，也可以做到比ZVD整形更慢，但是参数适应性更好。本发明选取不同的时滞时间，可以兼容ZV整形和ZVD整形。
步骤S33，根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线。
在本实施例中，所述步骤S33还包括：
步骤A331，根据所述目标传递函数、预设时滞时间、预设阻尼和预设时滞次数，得到与所述预设时滞次数相对应的时滞放大系数和目标时滞时间；
在本实施中，时滞放大系数分别为A0、A1、A2，分别可根据公式(7)中对应的表达式进行计算，目标时滞时间为t1、t2、t3，分别可根据公式(7)中对应的表达式进行计算。
步骤A332，根据所述脉冲序列表达式、所述时滞放大系数、所述目标时滞时间以及所述预设时滞次数，得到脉冲序列；
在本实施例中，在计算得到时滞放大系数以及目标时滞时间后，可根据以下公式计算得到脉冲序列
Figure BDA0003596802670000111
其中，各参数所代表的含义参见上述叙述，在此不作赘述。u(t)表示第i次时滞时，t时刻的脉冲序列。
步骤A333，根据所述脉冲序列对所述第一工作频率进行时滞处理，生成目标频率曲线。
在本实施例中，目标频率曲线中的各时刻对应的频率可通过以下公式计算：
f(t)目标＝u(t)*f(t)；
其中，f(t)目标为t时刻的目标工作频率，u(t)为t时刻的脉冲序列，f(t)为t时刻的第一工作频率。即t时刻的目标工作频率为t时刻的脉冲序列与t时刻的第一工作频率之积，即为塔机中电机的输入频率，电机根据目标频率运行，即可消除回转时的震荡。
参阅上述实施例中公式(7)和公式(8)，当时滞次数为3次时，需要说明的是，目标时滞时间与时滞放大系数一一对应，即t1对应A1，t2对应A2，t3对应A3。所述放大系数，即表示为对波形的放大程度。所述目标时滞时间，即表示为对波形的延迟时间，具体的请参阅图6，图6为塔机系统的输入输出波形图，在图6中，横坐标为工作时间，纵坐标为工作频率。图6中自上而下的第一幅波形为电机加减速后的第一工作频率，表示为电机在未进行时滞整形时从开始工作到结束工作时的工作频率；图6中自上而下的第二幅波形为时滞整形后的电机输出波形图，表示为电机在进行时滞整形时从开始工作到结束工作时的工作频率；图6中自上而下的第三幅波形为大臂最终频率，可以看出大臂从开始到结束工作的过程中始终处于匀速运行状态，即表示大臂在工作过程中无震荡。图6中自上而下的第二条曲线共表示了对第一工作频率曲线的三次时滞过程，分别将波形向右移一段时间，使得最后输出的大臂频率曲线稳定无震荡。
在步骤A332之后，执行步骤S34：
步骤S40，控制电机根据所述目标频率曲线运行，消除塔机回转震荡。
本发明提出一种塔机回转控制方法，所述塔机回转控制方法包括步骤：获取塔机设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；接收电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；控制电机根据所述目标频率曲线运行，消除塔机回转震荡。通过上述方式，本发明能够在软件应用层面消除塔机在工作过程由于塔机大臂速度与变频器电机速度不一致而造成的塔机在停机时的回摆，增强了对塔机的控制力，提高了工作人员作业时的安全性，同时避免了因使用硬件装置而造成的系统成本和硬件维护成本较高的问题。
进一步的，本发明塔机回转控制方法第二实施例提供一种塔机回转控制方法，基于上述一实施例，所述设备参数包括电机设备参数和第一机械设备参数；所述电机设备参数包括电机转速和电机驱动力矩；
所述根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
步骤A241，以电机转速和电机驱动力矩对第一机械设备参数定标，获取与所述电机设备参数的量程相对应的第二机械设备参数，其中，所述第一机械设备参数包括弹性扭转力、大臂转速、大臂摩擦力及风阻、塔机弹性扭转力系数以及大臂重量；
在本实施例中，由于塔机系统包括电机结构和机械结构，需要以电机结构中的设备参数为标准，对机械结构中的参数进行定标，即将机械结构的参数的量程统一为电机结构的参数的量程，以方便后续计算。第一机械设备参数为未定标的参数，第二机械设备参数为定标后的参数，且定标过程具体表示为：
Figure BDA0003596802670000131
Figure BDA0003596802670000132
Figure BDA0003596802670000133
Figure BDA0003596802670000134
Figure BDA0003596802670000135
其中，Tt'为定标后的弹性扭转力；Wd'为定标后的大臂转速；Kt'为定标后的弹性扭转系数；TL'为定标后的大臂摩擦力及风阻；J'd为定标后的大臂及悬挂物重量；r1为小齿轮半径；r2为大齿轮半径；k1为减速机减速比。
步骤A242，根据所述第三传递函数、所述第二机械设备参数和塔机预设阻尼，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
在本实施例中，所述步骤A242还包括：
步骤A2421，根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的第四传递函数；
步骤A2422，根据所述第四传递函数和所述塔机预设阻尼，得到目标传递函数。
在本实施例中，所述第四传递函数为参数定标后的大臂转速与电机转速之间关系表达式，具体为：
Figure BDA0003596802670000136
但考虑到塔机系统的阻尼情况，因此根据(14)式得到目标传递函数：
Figure BDA0003596802670000137
其中，
Figure BDA0003596802670000138
ω0为自然频率，ωd为定标后的大臂转速，ωm为定标后的电机转速，ζ为塔机系统阻尼，Kt'为定标后的弹性扭转系数，J'd为定标后的大臂及悬挂物惯量。
在步骤S242之后，执行步骤A243，
步骤A243，根据所述目标传递函数和所述第四传递函数，确定自然频率。
所述自然频率为
Figure BDA0003596802670000141
在后续计算中，需根据自然频率进行时滞整形控制。
在本发明中，通过对塔机系统中的电机设备参数和机械结构设备参数定标，保证了时滞整形过程中的参数量程的一致性，确保了控制过程中的准确性，能够使得大臂速度在匀速或停机时，无任何摆动，增强了控制过程的精准度。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有塔机回转控制程序，所述塔机回转控制程序被处理器执行时实现如下操作：
获取塔机的设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；
将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；
接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；
控制电机根据所述目标频率曲线运行，以消除塔机回转震荡。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线的步骤包括：
接收塔机的电机工作频率，将所述电机工作频率进行预设加减速处理，并输出第一工作频率曲线；
根据预设时滞整形器传递函数，计算与所述时滞整形器传递函数相对应的脉冲序列表达式；
根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线的步骤包括：
根据所述目标传递函数、预设时滞时间、预设阻尼和预设时滞次数，得到与所述预设时滞次数相对应的时滞放大系数和目标时滞时间；
根据所述脉冲序列表达式、所述时滞放大系数、所述目标时滞时间以及所述预设时滞次数，得到脉冲序列；
根据所述脉冲序列对所述第一工作频率进行时滞处理，生成目标频率曲线。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数的步骤包括：
将所述动力学方程进行拉氏变换，得到所述电机转速与塔机的电机驱动力矩之间的第一传递函数，以及所述大臂转速与所述电机驱动力矩之间的第二传递函数；
对所述第一传递函数和第二传递函数进行运算，得到所述大臂转速与所述电机转速之间的第三传递函数；
根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述设备参数包括电机设备参数和第一机械设备参数；所述电机设备参数包括电机转速和电机驱动力矩；
所述根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
以电机转速和电机驱动力矩对第一机械设备参数定标，获取与所述电机设备参数的量程相对应的第二机械设备参数，其中，所述第一机械设备参数包括弹性扭转力、大臂转速、大臂摩擦力及风阻、塔机弹性扭转力系数以及大臂重量；
根据所述第三传递函数、所述第二机械设备参数和塔机预设阻尼，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的第四传递函数；
根据所述第四传递函数和所述塔机预设阻尼，得到目标传递函数。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述目标传递函数包括：
Figure BDA0003596802670000161
其中，
Figure BDA0003596802670000162
ω0为自然频率，ωd为定标后的大臂转速，ωm为定标后的电机转速，ζ为塔机系统阻尼，Kt'为定标后的弹性扭转系数，J'd为定标后的大臂及悬挂物惯量。
进一步地，所述塔机回转控制程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述脉冲序列包括：
Figure BDA0003596802670000163
其中，n为时滞次数，M为时滞系数，TX为时滞时间，Ai为第i次的时滞放大系数，ti为第i次的时滞时间，s为复频率。
本发明计算机可读存储介质的具体实施例与上述塔机回转控制方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
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。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种塔机回转控制方法，其特征在于，所述塔机回转控制方法包括步骤：
获取塔机的设备参数，根据所述设备参数构建塔机的动力学方程；
将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数；
接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线；
控制电机根据所述目标频率曲线运行，以消除塔机回转震荡。
2.如权利要求1所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述接收塔机的电机工作频率，并根据所述目标传递函数，采用预设时滞整形器重构所述电机工作频率并输出目标频率曲线的步骤包括：
接收塔机的电机工作频率，将所述电机工作频率进行预设加减速处理，并输出第一工作频率曲线；
根据预设时滞整形器传递函数，计算与所述时滞整形器传递函数相对应的脉冲序列表达式；
根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线。
3.如权利要求2所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述根据所述脉冲序列表达式和目标传递函数，对所述第一工作频率曲线进行时滞处理，生成目标频率曲线的步骤包括：
根据所述目标传递函数、预设时滞时间、预设阻尼和预设时滞次数，得到与所述预设时滞次数相对应的时滞放大系数和目标时滞时间；
根据所述脉冲序列表达式、所述时滞放大系数、所述目标时滞时间以及所述预设时滞次数，得到脉冲序列；
根据所述脉冲序列对所述第一工作频率进行时滞处理，生成目标频率曲线。
4.如权利要求1所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述将所述动力学方程进行拉氏变换，构建塔机的大臂转速和电机转速之间的目标传递函数的步骤包括：
将所述动力学方程进行拉氏变换，得到所述电机转速与塔机的电机驱动力矩之间的第一传递函数，以及所述大臂转速与所述电机驱动力矩之间的第二传递函数；
对所述第一传递函数和第二传递函数进行运算，得到所述大臂转速与所述电机转速之间的第三传递函数；
根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
5.如权利要求4所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述设备参数包括电机设备参数和第一机械设备参数；所述电机设备参数包括电机转速和电机驱动力矩；
所述根据所述设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
以电机转速和电机驱动力矩对第一机械设备参数定标，获取与所述电机设备参数的量程相对应的第二机械设备参数，其中，所述第一机械设备参数包括弹性扭转力、大臂转速、大臂摩擦力及风阻、塔机弹性扭转力系数以及大臂重量；
根据所述第三传递函数、所述第二机械设备参数和塔机预设阻尼，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数。
6.如权利要求5所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的目标传递函数的步骤包括：
根据所述第三传递函数和所述第二机械设备参数，得到与所述第三传递函数相对应的第四传递函数；
根据所述第四传递函数和所述塔机预设阻尼，得到目标传递函数。
7.如权利要求1-6中任一项所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述目标传递函数包括：
Figure FDA0003596802660000031
其中，
Figure FDA0003596802660000032
ω0为自然频率，ωd为定标后的大臂转速，ωm为定标后的电机转速，ζ为塔机系统阻尼，K′t为定标后的弹性扭转系数，J′d为定标后的大臂及悬挂物惯量。
8.如权利要求1-6中任一项所述的塔机回转控制方法，其特征在于，所述脉冲序列包括：
Figure FDA0003596802660000033
其中，n为时滞次数，M为时滞系数，TX为时滞时间，Ai为第i次的时滞放大系数，ti为第i次的时滞时间，s为复频率。
9.一种塔机控制装置，其特征在于，所述塔机控制装置包括存储器、处理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的塔机回转控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有塔机回转控制程序，所述塔机回转控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的塔机回转控制方法的步骤。
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