CN115072557A - 起重设备的运动控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种起重设备的运动控制方法及系统，属于工程机械技术领域。所述方法包括：确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。本发明可用于工程机械的安全保障。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种起重设备的运动控制方法、一种起重设备的运动控制系统、一种电子设备、一种工程机械和一种计算机可读存储介质。
背景技术
起重机为了实现更高吊装高度，可以选择长起重臂类型或对起重机进行加装，例如汽车起重机通过组装加长臂以实现更高吊装高度，同时增加了作业灵活性和降低了成本。加长臂并不是原起重臂，通常可以将加长臂通过卡扣和插销与原起重臂固定连接，以及将多个加长臂之间互相连接，形成新的臂架，使用该臂架进行重物的吊装作业过程中，重物的重力会传递到加长臂的连接处产生剪力，易产生机械疲劳损伤。另外，长起重臂或加长臂在烈日下暴晒后由于两侧热胀冷缩差异，或者由于风力的影响，可能出现旁弯，此时悬吊重物会产生超出臂架投影平面的横向振动，此时，不同方向振动的叠加导致的重物超重现象，可能对绳索(如钢丝绳)及加长臂连接处产生不可逆的实际损伤，该损伤反复、持续出现可能导致设备损坏和作业安全风险。
目前，在使用起重机加长臂和绳索的吊装作业中，通过设备报警提示和人工干预等方式施加安全措施，然而这些安全措施很难分析并合理控制重物的振动，难以避免出现实际损伤，因此，需要对起重机起重臂和绳索进行防护，以实现加长臂等长起重臂的吊装作业安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种起重设备的运动控制方法及系统，避免加长臂等长起重臂吊载作业中重物剧烈振动而导致的臂架和绳索实际损伤，进而改善长起重臂起重设备的吊装作业安全性和平稳性。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种起重设备的运动控制方法，该运动控制方法包括：
确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；
确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。
具体的，在所述确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性之前，该运动控制方法还包括：
确定起重设备的起重臂处于旁弯的危险工况。
具体的，所述确定起重设备的起重臂处于旁弯的危险工况，包括以下任意至少一项：
确定起重设备的作业环境气温超过配置的温度阈值；
确定起重设备的作业环境风速超过配置的风速阈值；
确定起重设备的起重臂旁弯量超过配置的旁弯量阈值。
具体的，所述确定起重设备的起重臂出现处于的危险工况，还包括：
计算采样温度相对参考温度的累加量、所述作业环境风速相对所述配置的风速阈值的第一比例度量和所述起重臂旁弯量相对参考旁弯量的第二比例度量；
计算所述累加量、所述第一比例度量和所述第二比例度量的加权统计量；
确定所述加权统计量超过配置的统计量阈值。
具体的，所述确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性，包括：
确定重量极值的记录呈周期性，其中，所述重量极值为在采样时间范围内，被起重设备吊起的重物的重量采样值的极大值和/或极小值。
具体的，所述确定重量极值的记录呈周期性，其中，所述重量极值的获取方式包括：
划分所述采样时间范围为配置长度的采样时段；
分别确定与各个采样时段对应的重量均值；
通过所述重量均值的邻域和重量采样值的记录，确定各个重量极值。
具体的，所述确定重量极值的记录呈周期性，包括：
通过重量极值的记录确定极大值记录点和极小值记录点，其中，所述极大值记录点包括出现所述极大值的采样时刻和次序，所述极小值记录点包括出现所述极小值的采样时刻和相应次序；
分别执行所述极大值记录点和所述极小值记录点的线性回归；
确定线性回归后得到的两条直线的相对倾斜程度未超过配置的相对倾斜范围；
判定所述重量极值的记录呈周期性。
具体的，所述确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，包括：
通过所述两条直线，计算与所述重量极值的记录对应的振动周期。
具体的，所述确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，包括：
将所述重量采样值的记录中与各个采样时刻对应的重量采样值转换为频域内的频率分布；
计算所述频率分布中与频率对应的分布值的平均值；
确定所述频率分布中主要频率，其中，所述主要频率为与所述频率分布中远超过所述平均值的分布值对应的频段；
通过所述主要频率计算振动周期。
具体的，所述通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻，包括：
通过所述振动周期和所述重量采样值，确定所述重物的机械波振动方程；
通过所述机械波振动方程预测所述重物的极限超重运动位置和极限失重运动位置；
确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置。
具体的，所述确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置，包括：
选取在所述极限超重运动位置的邻域和所述极限失重运动位置的邻域中的运动位置为所述重物的运动可受干预位置。
具体的，所述确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置，包括：
在所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间配置一段运动不可受干预位置范围；
选取第一边界位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为第一运动可受干预位置，并
选取第二边界位置和所述极限超重运动位置之间的运动位置为第二运动可受干预位置，其中，
所述第一边界位置为所述运动不可受干预位置范围中距离接近所述极限失重运动位置的边界位置，
所述第二边界位置为所述运动不可受干预位置范围中距离接近所述极限超重运动位置的边界位置，
所述第一运动可受干预位置和所述第二运动可受干预位置为所述重物的运动可受干预位置。
具体的，所述通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻，包括：
通过所述振动周期预测所述重物的重量采样值出现极大值的时刻和出现极小值的时刻；
以出现极小值的时刻为所述重物处于极限失重运动位置的第一时刻，并以出现极大值的时刻为所述重物处于极限超重运动位置的第二时刻；
选取在所述第一时刻的邻域和所述第二时刻的邻域中的时刻为运动可受干预时刻。
具体的，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，包括：
执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作，其中，
所述运动可受干预位置包括所述极限失重运动位置的邻域中的第一运动位置，且与所述第一运动位置对应的时刻属于所述振动周期中由极限失重至极限超重的振动阶段。
具体的，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，还包括：
在所述执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作之后，执行所述起重设备的卷扬的绳索释放操作，其中，
所述运动可受干预位置还包括所述极限超重运动位置的邻域中的第二运动位置，与所述第二运动位置对应的时刻属于所述振动阶段，且所述绳索释放操作在与所述第二运动位置对应的时刻到达之后被执行。
具体的，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，还包括：
在与所述第一运动位置对应的时刻和与所述第二运动位置对应的时刻之间，执行所述起重设备的卷扬的停止操作。
具体的，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，包括：
执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作，其中，
所述运动可受干预时刻包括所述第一时刻的邻域中的第三时刻，且所述第三时刻属于所述振动周期中由极限失重至极限超重的振动阶段。
具体的，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，还包括：
在所述执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作之后，执行所述起重设备的卷扬的绳索释放操作，其中，
所述运动可受干预时刻还包括所述第二时刻的邻域中的第四时刻，所述第四时刻属于所述振动阶段，且所述绳索释放操作在所述第四时刻到达之后被执行。
具体的，在所述执行所述起重设备的安全控制之后，该运动控制方法还包括：
确定重量极值的记录呈收敛性，其中，所述重量极值为在采样时间范围内，被起重设备吊起的重物的重量采样值的极大值和极小值。
本发明实施例提供一种起重设备的运动控制系统，该运动控制系统包括：
检测模块，用于确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；
计算模块，用于确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
控制模块，用于在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。
再一方面，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法。
又一方面，本发明实施例提供一种工程机械，该工程机械具有前述的电子设备。
又一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前述的方法。
本发明通过分析发现重量采样值的周期性，确定重物简单振动情况，并基于周期性的采样记录确定振动周期，以振动周期决策介入安全控制的时机，从而能够有效避免在极限超重等不合理时机对重物施加安全控制，防止外力加剧振动、出现绳索崩断和臂架实际损伤；本发明进一步确定了起重设备是否有出现旁弯的危险工况等复杂振动情况，出现时通过重量采样值在频域内的分布特点，得到振动周期，以按此振动周期，能够在极限失重至极限超重的振动阶段，决策介入安全控制的时机。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本发明实施例的示例性受力的加长臂和钢丝绳吊装场景示意图；
图2为本发明实施例的主要方法步骤示意图；
图3为本发明实施例的示例性与模型对应的作业环境场景(a)、旁弯时与非旁弯时起重臂几何分布(b)、以及非旁弯时振动模型(c)与旁弯时振动模型(d)的四部分对照示意图；
图4为本发明实施例的示例性重量采样点和曲线示意图；
图5为本发明实施例的示例性频率分布曲线示意图；
图6为本发明实施例的示例性线性回归直线示意图；
图7为本发明实施例的示例性重量实时采样值和拟合振动波形的曲线示意图；
图8为本发明实施例的示例性卷扬收紧介入对重物的重心高度影响的场景(a)、卷扬释放介入对重物的重心高度影响的场景(b)、在标记的卷扬控制方向和物体运动方向情况下介入控制重心高度变化的场景(c)的三部分对照示意图；
图9为本发明实施例的示例性运动控制步骤示意图；
图10为本发明实施例的示例性主要模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
实施例1
如图1，臂架投影平面可以是臂架与臂架在地面上投影所在的平面，在臂架投影平面内，臂架吊有重力G的重物，重物可能发生类似钟摆的机械振动；重物拉紧钢丝绳，钢丝绳产生弹力T1；弹力T1将加长臂连接处压紧产生弹性势能，可能造成加长臂连接处产生机械振动。上述两个振动(图中虚线)叠加，对连接处产生剪力T2可能对连接处产生损伤；同时由于振动的叠加，重物出现超重现象，产生额外力F。最终由于振动的叠加效应导致振幅增大，T1值相应增大，当T1超出限制，可能对钢丝绳的安全造成隐患。
本发明实施例提供起重设备的运动控制方法，如图2，该运动控制方法可以包括：
确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；
确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。
在一些具体实施中，起重设备可有钢丝绳卷扬(机)，该卷扬可带有减速功能；在起重设备安装加长臂后，对悬吊的重物进行重量采样，可以获得该重物的重量采样值的记录，重量采样值的记录可以包括重量采样值和时刻的时域记录，可以还包括由重量采样值和时刻转换得到的频率分布的频域记录，还可以进一步包括从时域记录和/或频域记录中提取的特征值记录，特征值如极大值和/或极小值，最大值和/或最小值，均值，相似特征，以及相应的时间信息和频率信息等；在重量采样值的记录的基础上，可以得到振动周期，通过振动周期可以预测确定重物运动位置(运动位置所属超重至失重、或失重至超重的振动阶段是可以根据振动周期确定的)以及重物运动位置对应的起重设备的受力情况，因此，可以根据预测的重物的运动位置及相应时刻，确定出重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻，运动可受干预位置可以是失重至超重的振动阶段中的运动位置，运动可受干预时刻可以是失重至超重的振动阶段中的时刻；在运动可受干预时刻或与运动可受干预位置对应的时刻之前，可以执行卷扬的安全控制，安全控制可以有多项设备操作，设备操作可以全速执行、减速执行和/或完全停止。
在起重设备进行吊装作业的实际情况中，如图3中(a)部分，受太阳暴晒和风的影响，当加长臂发生旁弯时，如图3中(b)部分几何分布和(d)部分振动模型，由于多个方向机械振动的叠加，原本重物在臂架投影的二维平面内作机械振动(如图3中(c)部分)变成三维空间(空间坐标系可为原点O、X轴、Y轴和Z轴)内曲线运动，同时会对臂架连接处产生横向剪力。振动的叠加可能导致重物超重，对连接处和钢丝绳产生不可逆损伤。
本发明实施例的运动控制方法还可以进一步包括：确定起重设备的起重臂处于旁弯的危险工况，该步骤可以在确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性之前；其中，可以以臂架投影平面为XOY平面，危险工况可为重物出现有不属于XOY平面的叠加振动的情况，可存在X轴、Y轴和Z轴方向的振动叠加，例如作业环境有较大风速，或者起重臂(也称吊臂，可以已被安装了加长臂或是长臂类型)发生旁弯，可以导致三个轴方向的振动叠加，此情况中任意一个轴方向的振动难以被忽略。在正常情况作业时，重物和臂架可有臂架投影平面内两个轴方向的振动叠加，此时主要由臂架和重物两个部分振动叠加，这种情况可定义为正常工况或非危险工况，正常工况或非危险工况也需执行前述的运动控制方法。
通过执行卷扬的安全控制能够有效控制臂架投影平面的振动，若存在第三轴方向的振动的叠加，该叠加的振动会对控制策略产生干扰，因此，可以优先确定是否存在危险工况，危险工况的相关因子可以包括作业环境气温、作业环境风速、起重臂旁弯量和起重设备已使用时间等，可以对各个影响因子，配置相应的阈值，在任意一个相关因子超过相应的阈值后，可以确定存在危险工况，具体的，对于确定危险工况，可以确定起重设备的作业环境气温超过配置的温度阈值，可以确定起重设备的作业环境风速超过配置的风速阈值，以及可以确定起重设备的起重臂旁弯量超过配置的旁弯量阈值。
在一些示例性实施中，也可以结合全部或部分相关因子，加权统计后确定是否存在危险工况，例如可以通过重物实时重量、作业半径计算值、环境气温及采样温度、和实时风速等信息判断是否处于危险工况。
可以执行温度检测。例如，可以结合北半球亚热带和温带夏天实际温度情况，当气温超过30℃，起重臂可能由于长时间暴晒导致旁弯，气温越高，发生旁弯所需要时间越短，另外，当气温超过37℃时，可以视为已发生长时间暴晒。具体的，给定气温相关因子p1，需考虑由(采样获得的)温度在某一时刻t的效应
在时间t0至t(t时刻大于t0时刻，τ为t0至t中的任意一个时刻)上的累加量或累积效应为
气温相关因子p1具体为：
其中，temp为采样时刻t瞬时环境温度Tt(可以作为作业环境气温的一种基于温度瞬时值的示例性实施，该温度瞬时值可以是与一段采样时间中最末采样时刻对应的)，
Tτ为从t0时刻到t时刻中与任意一个时刻τ对应记录的温度采样值(或采样温度)，c1、c2为配置的常数参数，例如，c1取28(可根据实际环境确定参考温度选取)，用于平衡30度到37度每个温度积累量的权重，c2取144000，在一些情况中，若采样温度Tτ的采样周期为200毫秒，采样温度Tτ为30℃，起重设备累计被晒2小时(36000次采样周期)后，可确定发生旁弯，此时，p1＝1。
可以执行作业环境风速检测。风速是一个连续变化的量，当作业环境风速SW超过8.3m/s时，将影响吊载作业安全，可以配置风速阈值为8.3，给定风速相关因子p1：
其中，SW≥0，SW/8.3为作业环境风速相对配置的风速阈值的第一比例度量。
可以执行旁弯量估算。作业半径R是根据角度传感器和长度传感器计算出的理论值，重物理论重量M0，当起重臂发生旁弯，产生横向距离r(即起重臂旁弯量、旁弯相关因子)，重物实际力矩的力臂R1与R和r近似满足直角三角形关系(如图3中(b)部分所示虚线框中箭头相对未处于虚线框中的箭头)，实际重量M1满足关系：
可以确定横向距离r的估算方式为：
其中，重量的理论值M0由连续采样估算得，M1和M0都为一段时间采样的平均值，M0为一段时间之前的N个时刻采样均值，M1为当前时刻t往前N个时刻的采样均值，两次采样的时间间隔为Δ，则：
其中，mi为时刻i的实时重量值。由于实时重量值还受到一些实际情况相关因素影响(如传感器检测精度)，则计算出视为旁弯时产生的横向距离r可能有一定误差。因此，当横向距离r太小，则不足以说明发生旁弯；横向距离r达到最小阈值ε0，仍有一定概率认为未发生旁弯；只有当横向距离r达到上限阈值ε1才能直接确认发生旁弯。
因此给定横向距离因子p3：
其中，ε0取0.5m，ε1取1.0m，阈值的取值可由起重机结构参数决定的参考旁弯量进行确定，
为起重臂旁弯量相对参考旁弯量的第二比例度量。
可以构建危险工况评判模型。评判模型可以为加权统计模型，在计算了三个因子p1、p2、p3以后，分别给定权重ω1、ω2、ω3，满足条件ω1+ω2+ω3＝1，给定综合因子，即加权统计量：
p＝ω1p1+ω2p2+ω3p3
其中，当p≥0.75则确定起重设备的起重臂处于危险工况，0.75为配置的统计量阈值，统计量阈值可以根据测试的实际表现情况适当增大或减小。在一些情况中，评判模型也可以使用分类器模型，如将相关因子构建为特征，使用训练后的支持向量机或神经网络模型进行分类。
在确定起重设备的起重臂未处于危险工况时，存在重物的振动和臂架的振动两个振动叠加，即实时重量应该具有显著周期特征(周期特性或周期性)，并且极大值和极小值的出现也有显著周期特性。在一些示例性实施中，进行一段时间采样之后，分别提取出重量采样值的极大值点、极小值点及其对应的时刻i。采样时间越长，计算复杂度越高，而采样时间短，特征不够明显，因此合理选取采样时长尤为重要。根据钟摆的周期计算公式：
其中，TC为振动周期，l为摆长或吊绳长。可以确定，重物悬吊在空中的晃动周期与悬吊钢丝绳长度有关，实时重量的采样周期达到4个周期将会有明显的特征，因此，估算出工况下钢丝绳悬吊重物的最大长度lmax，即可算出一个通用的采样周期。示例地，单次周期可不超过20秒，采样时间可为80秒(400次)，以此，可有效反映出重量采样值的是否具有周期特征。
例如，重量采样值可以视为两个前述振动的波形和高斯白噪声的叠加，实时重量大致有5％的正常偏差。因此，可以划分所述采样时间范围为配置长度的采样时段，分别确定与各个采样时段对应的重量均值，然后通过所述重量均值的邻域和重量采样值的记录，确定各个重量极值。
在对200个采样点(示例的配置长度的采样时段)计算平均重量
(均值)后，以此平均重量
作为零点，正负偏差每隔5％(是示例的、可调整的，可作为重量均值的邻域的一种)分一段。即认为
为一段，
为一段，以此类推。通过对采样数据分段归类，处理后的数据(如图4中虚线)比原始值(图4中圆圈)更容易找到极值点。如果多个时刻出现同一个极值，则取这一段时间的中间时间作为极大值出现时刻。由于采样值存在高斯白噪声，如果极值点(极大值或极小值的记录)的绝对值在均值的±5％及以内，则不是极值点。如图4，出现极大值的时刻为9,11,27,41,43,61,75,92,94，出现极小值点的时刻在34,37,50,52,68,99,101。
在确定极值点之后，可以通过重量极值的记录确定极大值记录点和极小值记录点，其中，所述极大值记录点包括出现所述极大值的采样时刻和次序，所述极小值记录点包括出现所述极小值的采样时刻和相应次序；分别执行所述极大值记录点和所述极小值记录点的线性回归；确定线性回归后得到的两条直线的相对倾斜程度未超过配置的相对倾斜范围；判定所述重量极值的记录呈周期性，其中，相对倾斜程度可以包括两条直线分别与横轴的夹角的角度差或直线斜率差，相对倾斜范围可以相应地为角度差阈值范围或斜率差阈值范围。
以出现次序为自变量(横轴)，出现时刻为目标值(竖轴)，可以得到极大值记录点和极小值记录点，执行线性回归，可以有效预测下一次出现极值点情况。如果周期特征明显，极大值和极小值两条直线的斜率应该接近，由于直接比较斜率在斜率较大时易出现误判，可将斜率换算为角度，通过设置一个角度差阈值范围，若判断角度差属于该角度差范围，则判定周期特征明显，可以在不属于危险工况下根据振动周期介入安全控制，也可以在危险工况下，为介入安全控制提供基础，若判断角度差不属于该角度差范围，则判定周期特征不明显，可以确定暂时不必介入安全控制，可以重新进行记录重量采样值。
在确定起重设备处于危险工况并且重量采样值的记录具有周期特征之后，可以将所述重量采样值的记录中与各个采样时刻对应的重量采样值转换为频域内的频率分布，计算所述频率分布中与频率对应的分布值的平均值，确定所述频率分布中主要频率，其中，所述主要频率为与所述频率分布中远超过所述平均值(例如高于平均值的150％)的分布值对应的频段；然后，通过所述主要频率计算振动周期。
在一些示例性实施中，可以至少在前述4个周期中，可对重量采样值和与重量采样值对应的时刻执行傅里叶变换，如一维离散实数的快速傅里叶变换，得到频率分布，在一些情况中，也可以使用拉普拉斯变换或Z变换等变换。由于采样时已经估算了至少包含4个周期，则结果中前1/4的频域区域(如图5中实线框选部分所示)，已可以表示频率分布是否存在主要频率，即可以对频率分布取窗函数，以关注部分频段。从图5中看，波形的主要频率相较于噪声会有明显的突出，需要一个预定阈值，提取出主要的频域即可推测出周期，再结合前几次的极大值可推测出下一次极值点出现时刻。
在进行频域变换后，得到的频域分布可能难以通过预定阈值提取出主要频率(或者不够显著)。此时推算出的周期可能存在较大偏差，以此作为控制依据可能存在安全风险。如图5所示，如果每个频率之间振幅相差不大(如非框选区域内大部分采样值)，可视为信噪比过低，此时，可对每个频率的分布值做平均，获得平均值，如果主要频率(如果存在多个频率或频段，选取分布值最大的)的分布值不能超过平均值的150％，则主要频率是噪声，不进行安全控制，如果主要频率超过平均值的150％，则存在主要频率，需要进行安全控制。
在确定需要进行安全控制之后，可以计算振动周期。如图6中，根据极值点出现时刻的记录和线性回归的直线，可以通过直线斜率或夹角(或者，与极大值对应的直线L1上任意一点在竖直方向上到与极小值对应的直线L2的相对距离均值等几何特点)，得到周期。对于存在危险工况等复杂情况下，可利用快速傅立叶变换得到频域分布，也可以根据主要频率计算出周期。利用周期和前几次极值点出现的时刻，可以预测出下一次极大值和极小值出现时刻，如将图6中两条直线外延。利用快速傅立叶变换得到的周期相较于前述简单振动的周期判断更精确，简单振动的周期判断更容易受到噪声干扰，例如时域中存在的9和11，41和43，34和37，50和52等采样次数序号对应的采样值，这些实际上是同一个极值点受噪声干扰出现的误判，会影响时域的简单振动的周期特征判断，但是，由于使用简单振动得到振动周期时，此前已确定当前未处于危险工况状态下，则即使出现误判，也对整体控制安全影响较小。
在执行安全控制之前，可通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻。通过所述振动周期和所述重量采样值(可取重量极值)，确定所述重物的机械波振动方程；通过所述机械波振动方程预测所述重物的极限超重运动位置和极限失重运动位置；确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置。一方面，可以选取在所述极限超重运动位置的邻域和所述极限失重运动位置的邻域中的运动位置为所述重物的运动可受干预位置。另一方面，在所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间配置一段运动不可受干预位置范围；选取第一边界位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为第一运动可受干预位置，并选取第二边界位置和所述极限超重运动位置之间的运动位置为第二运动可受干预位置，其中，所述第一边界位置为所述运动不可受干预位置范围中距离接近所述极限失重运动位置的边界位置，所述第二边界位置为所述运动不可受干预位置范围中距离接近所述极限超重运动位置的边界位置，所述第一运动可受干预位置和所述第二运动可受干预位置为所述重物的运动可受干预位置。
在一些示例性实施中，如图7，以简单机械振动为例：
将重量采样值变化写成机械波y＝sin(ωt+b)+m，其中，t为采样时刻，ω为角频率，b为相位，m为系数；
利用采样值换算当前重物所在振动位置(也是运动位置)z＝sin(ωt+b)，量纲可以有记录，也可以不配置记录；
经过上述两步，重物的振动位置与重量的绝对值数值上无关，但特别地，重物在一些振动位置存在超重或失重状态：
当z<0，重物失重，当z＝-1，重物失重达到最大点，可为极限失重运动位置，
当z>0，重物超重，当z＝1，重物超重达到最大点，可为极限超重运动位置，极大值和极小值可分别对应的图7中A、B点。
如图8，当z从-1到1的过程，重物处于从失重状态往超重状态变化，钢丝绳上实际拉力会越来越大，在极限超重运动位置时拉力最大。由于卷扬的作用是为了抵消原有振动，应当保证卷扬对绳索牵引方向与重物高度(相对地面)变化方向对应，即重物由失重至超重的方向运动(高度降低)时，应当控制卷扬收紧绳索(如图8中(a)部分、(c)部分)，以降低可转换为动能的势能的大小，进而降低转换的动能，降低的动能也会使得在极限超重位置对臂架的冲量减小，并且还需要避免再产生加剧重物振动的外力，在拉力增大到最大拉力之前，应当控制卷扬释放绳索(如图8中(b)部分)，以降低拉力对臂架的连接处的冲击或冲量。如果在z＝1变化到z＝-1的过程，此时钢丝绳施加外力有可能加剧振动，原因具体为，可以以前述的XOY平面为例，分解重物的振动，假设X轴为水平方向(远离和靠近起重设备)的重物分解运动方向，Y轴为竖直方向(高度)的重物分解运动方向，发生X轴向振动时，重物运动到最低点时，向心力将作用到钢丝绳上，出现明显超重；发生Y轴向振动时，重物到达最低点时，将拉紧钢丝绳，出现明显超重。由此可以确定，若从z＝1向z＝-1运动的过程中，卷扬对钢丝绳施加外力，则对X轴向振动没有影响，但是对Y轴向振动会有影响，其中，钢丝绳拉力T大于重物重力G，钢丝绳拉紧后拉力超过重力部分为(T-G)，该部分会引起重物反向运动，如果此时钢丝绳再受到额外的力T`(卷扬的控制操作)，卷扬驱动的重物运动方向和实际振动中的重物运动方向相同，则额外力大小达到T+T`-G。因此，除了需要避免在z＝1变化到z＝-1的过程施加外力之外，还需要规避危险动作(如无差别地控制卷扬)，避免安全控制介入的时机误判，以及应当持续监测重物振动的收敛性，可以适时终止安全控制操作。
基于上述分析，一方面，可以在所述极限超重运动位置的邻域和所述极限失重运动位置的邻域中选取运动可受干预位置，邻域大小可以根据实际起重设备的控制系统和其臂架而配置，例如取为(-1,-0.5)以及(0.5,1)，或者，取为(-1,-0.4)以及(0.4,1)等，可以以该邻域边界为预定位置阈值，可以根据预定位置阈值在实际控制时的具体表现进行调整，预定位置阈值可以选取所述极限失重运动位置的邻域中的-0.5，运动可受干预位置配合多项安全控制还可以进一步包括所述极限超重运动位置的邻域中的0.5，在一些情况中，可以在与运动可受干预位置中有的位置对应的时刻之后执行配置的安全控制。另一方面，可以选取运动不可受干预位置范围，运动不可受干预位置范围内执行安全控制可能不能对重物振动控制实现确定的干预结果，该运动不可受干预位置范围内可以不执行安全控制，例如停止卷扬，而可以在运动不可受干预位置范围之外进行安全控制，该运动不可受干预位置范围也可以根据实际起重设备的控制系统和其臂架而配置，例如取为[-0.5,0.5]、[-0.4,0.4]等，若选取[-0.5,0.5]时，第一边界可为-0.5，第二边界可为0.5，则第一运动可受干预位置为-0.5，第二运动可受干预位置为0.5。
在确定运动可受干预位置之后，可以先执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作，其中，所述运动可受干预位置包括所述极限失重运动位置的邻域中的第一运动位置，且与所述第一运动位置对应的时刻属于所述振动周期中由极限失重至极限超重的振动阶段。在所述执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作之后，可以执行所述起重设备的卷扬的绳索释放操作，其中，所述运动可受干预位置还包括所述极限超重运动位置的邻域中的第二运动位置，与所述第二运动位置对应的时刻属于所述振动阶段，且所述绳索释放操作在与所述第二运动位置对应的时刻到达之后被执行。
由于控制有实时性要求，为了避免控制出现副作用，可以将第一运动位置取为-0.5，将第二运动位置取为0.5(两者不一定取为绝对值相等的值，例如将第一运动位置取为-0.5，将第二运动位置取为0.6)，可以根据对重物振动控制的具体表现情况进行调整。当根据振动周期预测当前的重物的运动方向为z＝-1到z＝1时，若z<-0.5，钢丝绳和加长臂连接处受力最小，在与z＝-0.5对应的时刻之前，可以执行卷扬的绳索收紧操作，可以是在该时刻之前的任意一段时间内执行卷扬的绳索收紧操作，提前让钢丝绳收紧操作作为安全控制介入，抵消重物重力的冲量，在一些情况中，可以将收紧开始执行时刻为与z＝-0.5对应的时刻前相邻时刻；若z>0.5，重物开始拉紧钢丝绳，重物同时对加长臂连接处产生压力，在与z＝0.5对应的时刻之后，可释放卷扬，类似地，可以是在该时刻之后的任意一段时间内执行释放卷扬，在一些情况中，可以将释放开始执行时刻为与z＝0.5对应的时刻后相邻时刻；而若-0.5≤z≤0.5，在与z＝-0.5对应的时刻和与z＝0.5对应的时刻之间，可执行卷扬停止，即卷扬处于停止状态。
在介入安全控制后，可以确定重量极值的记录呈收敛性，其中，所述重量极值为在采样时间范围内，被起重设备吊起的重物的重量采样值的极大值和极小值。此时的重量极值的记录可以以快速实现方式，例如采用两个序列在对应序列位置分别记录出现的极大值和极小值，检测极大值的序列和极小值的序列收敛情况，可确定是否存在收敛性(或是否处于收敛状态)。如果对卷扬的安全控制介入时机正确，极值点应该是处于收敛状态，如果发现极值点有发散情形，应立刻结束控制；需要说明的是，收敛性可以随具体判断方式不同而有多种定义，例如可以是序列中极大值和/或极小值的数值与重量均值的差在减小、差的均值在减小，也可以是极大值和极小值的差在减小、差的均值在减小，还可以是极大值记录点和极小值记录点分别呈现的收敛曲线等具体定义。
在一些示例性实施中，若在危险工况下，重物振动的运动情况属于复杂情况，此情况下，可以根据周期预测出极大值点和极小值点出现时机，令重量采样值出现极小值的运动位置点为极限失重运动位置，即z＝-1，以出现极小值的第一时刻ta和极限失重运动位置为极小值点，令重量采样值出现极大值的运动位置点为极限超重运动位置，即z＝1，以出现极大值的第二时刻tb和极限超重运动位置为极大值点，采用类似前述简单机械振动的控制方式。具体的，运动可受干预时刻可以包括第三时刻和第四时刻；若取第一时刻ta的邻域为(ta,tc1)，第三时刻可取为tc1，在由极限失重至极限超重的振动阶段中，在当前时刻处于第三时刻之前时，可以执行起重设备的卷扬的绳索收紧操作；若取第二时刻的邻域为(tc2,tb)，第四时刻可取为tc2，在由极限失重至极限超重的振动阶段中(第四时刻也属于该振动阶段)，在当前时刻处于第四时刻tc2之后时，可以执行起重设备的卷扬的绳索释放操作，其中，tc2-tc1＝εc21，且εc21>0，tc2和εc21、或者tc1和εc21、或者tc2和tc1具体数值可以先预定值，然后根据实际控制表现情况进行调整确定；若当前时刻处于第三时刻tc1和第四时刻tc2之间，可以执行卷扬停止。
在介入安全控制后，与前述简单机械振动类似地，可以确定重量极值的记录呈收敛性，其中，所述重量极值为在采样时间范围内，被起重设备吊起的重物的重量采样值的极大值和极小值。此时的重量极值的记录可以以前述序列的记录方式实现，可以每一次检测到极值点，都将极值点放入序列，检测极大值的序列和极小值的序列收敛情况，以判别是否终止控制。如果对卷扬的安全控制介入时机正确，极值点应该是处于收敛状态，如果发现极值点有发散情形，应立刻结束控制。
在本发明实施例公开的一种示例性实施中，如图9，本发明实施例运动控制方法可有以下步骤：
S101)执行重物的重量采样，记录重量采样值；
S102)检测起重设备的起重臂是否存在危险工况；
S103)确定是否检测出重量采样值的记录存在周期特征，若本步骤S103)确定没有检测出周期特征，则返回至步骤S101)，若步骤S102)中检测存在危险工况且本步骤S103)中检测出存在周期特征，则执行步骤S104)，若步骤S102)中检测不存在危险工况且步骤S103)中检测出存在周期特征，则执行步骤S106)；
S104)执行与重量采样值和时刻对应的一维离散实数快速傅里叶变换，获得频率分布；
S105)确定频率分布是否存在主要频率，若存在主要频率，则确定存在运动特征，执行步骤S106)，若不存在主要频率，确定不存在运动特征，则返回至步骤S101)；
S106)根据频率分布中主要频率得到振动周期或根据具有周期特征的重量采样值的记录得到振动周期，通过振动周期预测重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
S107)确定当前时刻是否符合控制条件，其中，控制条件(可有多个)可以包括涉及与运动可受干预位置对应的时刻或运动可受干预时刻的条件，例如，控制条件可以包括当前时刻是否符合前述的(运动可受干预)时刻之前、时刻之后、时刻本身和/或两个时刻之间等；
S108)若当前时刻符合控制条件，则执行与当前时刻所符合的控制条件对应的安全控制，并且执行重物的重量采样，记录重量采样值，若在执行安全控制之后的重量极值不符合控制条件(重量极值呈发散性)，则结束进一步安全控制，返回步骤S101)，若在执行安全控制之后的重量极值符合控制条件(重量极值呈收敛性)，则可以根据当前时刻符合的控制条件，再执行安全控制。
步骤S108)中，控制条件还可以包括在执行安全控制之后确定重量极值呈收敛性或发散性，对于执行的安全控制，可以为一次或二次等(示例的)完整控制，完整控制可包括卷扬收紧和卷扬释放，各个实际时刻被作为当前时刻，可已经参与控制条件判断多次，例如若当前时刻在第三时刻之前，则执行卷扬收紧，若当前时刻已在第四时刻之后，执行卷扬释放，可视为一次完整控制，在一些情况中，若当前时刻处于第三时刻和第四时刻之间，则执行卷扬停止，可增加该操作，视为一次完整控制，与运动可受干预位置对应的各个时刻可按照第三时刻和第四时刻的方式实施。
以上步骤顺序可以是示例性的，不是本发明实施例限定的顺序，可以根据具体设备、作业要求和与方法对应的程序逻辑设计等实际情况，进行调整。需要说明的是，卷扬收紧(或拉紧)和卷扬释放的操作可以根据起重设备的卷扬和绳索等实际设备特点，预定义收紧操作和释放操作，例如以作用力和/或绳索长度等度量，定义收紧操作(绳索上的作用力增加到特定作用力或收起绳索一段长度)和释放操作(绳索上的作用力减小到特定作用力或下放绳索一段长度)，此处示例不是限定的实施方式，可以按实际设备特点以适合方式的实施。
本发明实施例通过对重物重量值持续采样，将重量变化建模为机械振动，在重物重力势能较大时钢丝绳提前介入减速重物振动，以抵消重力冲量，能够减少重物振动时最大动量，达到了保护钢丝绳和加长臂连接处的效果；由于现实中振动是多个方向振动的叠加，通过快速傅立叶变换提取振动的频域特征，并以此作为控制依据，有更高的准确率；由于快速傅立叶变换占用系统资源，结合外部变量(环境温度及采样温度、实时风速、作业半径等)进行两种运动模式的识别，提高了安全装置的执行效率。而常规针对臂架连接处的保护，更多是采用预警提示和人工干预的形式保证安全，很难在吊装作业中起到作用，几乎难以应对危险工况，也很难有效保障设备和人员安全；常规保护钢丝绳的方式，是在检测到拉力可能超出钢丝绳承受拉力时，无差别地进行绳索和臂架的配置的操作，很难确定执行的操作是否不会进一步加剧重物振动，一旦该操作造成了重物振动加剧，钢丝绳和臂架的连接处很难避免受到不可逆的损伤，以及甚至导致出现安全事故。
实施例2
本发明实施例与实施例1属于同一发明构思，本发明实施例提供了起重设备的运动控制系统，该运动控制系统包括：
检测模块，用于确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；
计算模块，用于确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
控制模块，用于在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。
在一些具体实施中，如图10，检测模块可以是作业状态检测模块，作业状态检测模块将相关作业信息(包含重物实时重量，作业半径计算值，环境气温及采样温度，实时风速等信息)作为输入量传入计算模块，计算模块可以是安全算法计算模块，安全算法计算模块识别当前工况下危险程度，并在必要时对重物的运动状态作出预测，制定出卷扬控制策略(当前时刻符合的控制条件，以及与控制条件对应的安全控制)，最终将控制策略输出到控制模块，控制模块可以是卷扬控制模块。
检测模块、计算模块和控制模块可以根据具体起重设备的控制系统所使用的控制器和/或处理器计算能力和指令处理能力，以及吊装作业要求等实际情况，可以基于一个或多个控制器和/或具有处理器的电子设备等硬件实施，例如将计算模块和控制模块分别使用一个控制器(或具有处理器的电子设备)，检测模块可以与计算模块或控制模块处于同一个控制器(或具有处理器的电子设备)，两个控制器可以通过CAN总线互连，通信方式可采用CAN总线报文形式，由计算模块的控制器将计算结果发送给控制模块的控制器，由控制模块的控制器驱动电机实时执行卷扬控制，此外，在一些情况中，控制器可以有可定义功能的多种串行数据接口和电平信号管脚等，因此，除了用CAN报文形式，还可以采用物理连接，控制器的通信方式可例如：1)可直接通过电气线路用电流或电压高低变化实现电压信号传输；2)可通过电磁阀或继电器构建双控开关实现开关信号传输。在一些情况中，控制模块和计算模块也可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SoC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。
实施例3
本发明实施例与实施例1和2均属于同一发明构思，本发明实施例提供了电子设备、工程机械和计算机可读存储介质。
电子设备旨在表示各种形式的具备指令处理能力和计算能力的设备，例如，计算机、工控机和服务器等，处理器和存储器可以以片上系统型芯片形式实施(SoC或MCU)或直接使用具备连接接口的电路主板的组装方式。存储器存储有能被至少一个处理器执行的指令，至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述实施例1中的运动控制方法。工程机械可以具有前述的电子设备，工程机械可以包括起重设备，起重设备包括汽车起重机、全地面起重机和履带式起重机等。计算机可读存储介质可以是非瞬时的，可以被配置有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述实施例1中的运动控制方法，实现安全保障。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (23)
1.一种起重设备的运动控制方法，其特征在于，该运动控制方法包括：
确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；
确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。
2.根据权利要求1所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，在所述确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性之前，该运动控制方法还包括：
确定起重设备的起重臂处于旁弯的危险工况。
3.根据权利要求2所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定起重设备的起重臂处于旁弯的危险工况，包括以下任意至少一项：
确定起重设备的作业环境气温超过配置的温度阈值；
确定起重设备的作业环境风速超过配置的风速阈值；
确定起重设备的起重臂旁弯量超过配置的旁弯量阈值。
4.根据权利要求3所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定起重设备的起重臂处于旁弯的危险工况，还包括：
计算采样温度相对参考温度的累加量、所述作业环境风速相对所述配置的风速阈值的第一比例度量和所述起重臂旁弯量相对参考旁弯量的第二比例度量；
计算所述累加量、所述第一比例度量和所述第二比例度量的加权统计量；
确定所述加权统计量超过配置的统计量阈值。
5.根据权利要求1所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性，包括：
确定重量极值的记录呈周期性，其中，所述重量极值为在采样时间范围内，被起重设备吊起的重物的重量采样值的极大值和/或极小值。
6.根据权利要求5所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定重量极值的记录呈周期性，其中，所述重量极值的获取方式包括：
划分所述采样时间范围为配置长度的采样时段；
分别确定与各个采样时段对应的重量均值；
通过所述重量均值的邻域和重量采样值的记录，确定各个重量极值。
7.根据权利要求5所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定重量极值的记录呈周期性，包括：
通过重量极值的记录确定极大值记录点和极小值记录点，其中，所述极大值记录点包括出现所述极大值的采样时刻和次序，所述极小值记录点包括出现所述极小值的采样时刻和相应次序；
分别执行所述极大值记录点和所述极小值记录点的线性回归；
确定线性回归后得到的两条直线的相对倾斜程度未超过配置的相对倾斜范围；
判定所述重量极值的记录呈周期性。
8.根据权利要求7所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，包括：
通过所述两条直线，计算与所述重量极值的记录对应的振动周期。
9.根据权利要求2所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，包括：
将所述重量采样值的记录中与各个采样时刻对应的重量采样值转换为频域内的频率分布；
计算所述频率分布中与频率对应的分布值的平均值；
确定所述频率分布中主要频率，其中，所述主要频率为与所述频率分布中远超过所述平均值的分布值对应的频段；
通过所述主要频率计算振动周期。
10.根据权利要求8或9所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻，包括：
通过所述振动周期和所述重量采样值，确定所述重物的机械波振动方程；
通过所述机械波振动方程预测所述重物的极限超重运动位置和极限失重运动位置；
确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置。
11.根据权利要求10所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置，包括：
选取在所述极限超重运动位置的邻域和所述极限失重运动位置的邻域中的运动位置为所述重物的运动可受干预位置。
12.根据权利要求10所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述确定所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为所述重物的运动可受干预位置，包括：
在所述极限超重运动位置和所述极限失重运动位置之间配置一段运动不可受干预位置范围；
选取第一边界位置和所述极限失重运动位置之间的运动位置为第一运动可受干预位置，并
选取第二边界位置和所述极限超重运动位置之间的运动位置为第二运动可受干预位置，其中，
所述第一边界位置为所述运动不可受干预位置范围中距离接近所述极限失重运动位置的边界位置，
所述第二边界位置为所述运动不可受干预位置范围中距离接近所述极限超重运动位置的边界位置，
所述第一运动可受干预位置和所述第二运动可受干预位置为所述重物的运动可受干预位置。
13.根据权利要求8或9所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻，包括：
通过所述振动周期预测所述重物的重量采样值出现极大值的时刻和出现极小值的时刻；
以出现极小值的时刻为所述重物处于极限失重运动位置的第一时刻，并以出现极大值的时刻为所述重物处于极限超重运动位置的第二时刻；
选取在所述第一时刻的邻域和所述第二时刻的邻域中的时刻为运动可受干预时刻。
14.根据权利要求11所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，包括：
执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作，其中，
所述运动可受干预位置包括所述极限失重运动位置的邻域中的第一运动位置，且与所述第一运动位置对应的时刻属于所述振动周期中由极限失重至极限超重的振动阶段。
15.根据权利要求14所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，还包括：
在所述执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作之后，执行所述起重设备的卷扬的绳索释放操作，其中，
所述运动可受干预位置还包括所述极限超重运动位置的邻域中的第二运动位置，与所述第二运动位置对应的时刻属于所述振动阶段，且所述绳索释放操作在与所述第二运动位置对应的时刻到达之后被执行。
16.根据权利要求15所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，还包括：
在与所述第一运动位置对应的时刻和与所述第二运动位置对应的时刻之间，执行所述起重设备的卷扬的停止操作。
17.根据权利要求13所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，包括：
执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作，其中，
所述运动可受干预时刻包括所述第一时刻的邻域中的第三时刻，且所述第三时刻属于所述振动周期中由极限失重至极限超重的振动阶段。
18.根据权利要求17所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，所述在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制，还包括：
在所述执行所述起重设备的卷扬的绳索收紧操作之后，执行所述起重设备的卷扬的绳索释放操作，其中，
所述运动可受干预时刻还包括所述第二时刻的邻域中的第四时刻，所述第四时刻属于所述振动阶段，且所述绳索释放操作在所述第四时刻到达之后被执行。
19.根据权利要求1所述的起重设备的运动控制方法，其特征在于，在所述执行所述起重设备的安全控制之后，该运动控制方法还包括：
确定重量极值的记录呈收敛性，其中，所述重量极值为在采样时间范围内，被起重设备吊起的重物的重量采样值的极大值和极小值。
20.一种起重设备的运动控制系统，其特征在于，该运动控制系统包括：
检测模块，用于确定被起重设备吊起的重物的重量采样值的记录呈周期性；
计算模块，用于确定与所述重量采样值的记录对应的振动周期，通过所述振动周期预测所述重物的运动可受干预位置或运动可受干预时刻；
控制模块，用于在与所述运动可受干预位置对应的时刻或所述运动可受干预时刻到达之前，执行所述起重设备的安全控制。
21.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现权利要求1至19中任意一项权利要求所述的方法。
22.一种工程机械，其特征在于，该工程机械具有权利要求21所述的电子设备。
23.一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至19中任意一项权利要求所述的方法。
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|---|---|---|---|
| CN202110282013.2A CN115072557A (zh) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 起重设备的运动控制方法及系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202110282013.2A CN115072557A (zh) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 起重设备的运动控制方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN115072557A true CN115072557A (zh) | 2022-09-20 |
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