CN115535509A

CN115535509A - 防止堆垛机晃动的方法及装置

Info

Publication number: CN115535509A
Application number: CN202211354807.6A
Authority: CN
Inventors: 陈国赞; 周友幸; 李晓; 曹海龙; 杨斌; 吴国玺; 林曾; 杨文安; 付辰辰
Original assignee: Chaint Corp
Current assignee: Chaint Corp
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2022-12-30
Anticipated expiration: 2042-11-01
Also published as: CN115535509B

Abstract

本申请提供了一种防止堆垛机晃动的方法及装置，涉及物流设备技术领域，该方法包括：通过确定堆垛机的晃动对堆垛机的行走部件所产生的晃动转矩；并根据晃动转矩与理论转矩确定目标转矩，最后控制变频器向驱动行走部件的电机输出目标转矩；其中，理论转矩为在堆垛机不产生晃动的情况下行走部件达到目标运动状态需要变频器输出的转矩。上述方法中变频器向电机输出的目标转矩是在理论转矩的基础上考虑了晃动转矩，目标转矩中的部分转矩用于抵消晃动转矩，从而可以有效地防止堆垛机的晃动。

Description

防止堆垛机晃动的方法及装置

技术领域

本申请属于物流设备技术领域，尤其涉及一种防止堆垛机晃动的方法及装置。

背景技术

在现代物流供应链体系中，自动化立体仓储技术已经得到广泛应用。堆垛起重机简称堆垛机，是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，堆垛机是立体仓库的核心搬运设备。

堆垛机本身具有细高的机械结构特点，在运行过程中堆垛机会在惯性的作用下出现摇晃，并且在堆垛机的加速和减速过程中这种摇晃尤为明显。为了满足日益严格的作业节拍和空间的要求，堆垛机被设计得越来越高，堆垛机的运行速度越来越快；堆垛机高度和运行速度的增加都会造成堆垛机的摇晃幅度增加，从而造成堆垛机定位困难，影响堆垛机的运行效率；另外，摇晃幅度过大也会造成堆垛机系统结构松散，从而影响系统的稳定性。

传统的解决方案中，通过加强机械结构来防止晃动的方法成本过高，通过速度控制算法来减少晃动的方法对于高度越高、运行速度越块的堆垛机来说防摇控制效果较差。

因此，如何在不增加过多成本的基础上有效地防止堆垛机的晃动成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种防止堆垛机晃动的方法及装置，可以解决现有技术中堆垛机行走过程中防止堆垛机晃动成本高、效果差的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种防止堆垛机晃动的方法，包括：

确定堆垛机的晃动转矩，其中所述晃动转矩为所述堆垛机产生的晃动对所述堆垛机的行走部件产生的转矩；

根据所述晃动转矩与理论转矩，确定目标转矩，其中所述理论转矩为在堆垛机不产生晃动的情况下，所述行走部件达到目标运动状态，所述需要变频器输出的转矩；

控制所述变频器向驱动所述行走部件的电机输出所述目标转矩。

上述实施例中，通过确定堆垛机产生的晃动对堆垛机的行走部件所产生的晃动转矩，根据晃动转矩与理论转矩确定目标转矩，并控制变频器向驱动行走部件的电机输出目标转矩。变频器向电机输出的目标转矩中的部分转矩可以抵消晃动所产生的晃动转矩，从而实现防止堆垛机晃动的目的。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述确定堆垛机的晃动转矩，包括：

确定所述堆垛机的晃动角度，所述晃动角度表示所述堆垛机产生的晃动使得所述堆垛机的中心线偏离垂直方向的角度；

根据所述晃动角度、堆垛机质量、堆垛机的重心高度以及重力常数确定所述晃动转矩。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述确定所述堆垛机的晃动角度，包括：根据晃动角度公式获得所述晃动角度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述晃动角度公式的确定方法，包括：

将所述堆垛机的晃动模型简化为单摆模型，根据单摆动力学方程确定所述堆垛机的晃动对所述行走部件产生的晃动转矩的第一转矩公式；

将所述堆垛机的晃动模型简化为刚体定轴转动模型，根据刚体定轴转动定律确定所述堆垛机的晃动对所述行走部件产生的晃动转矩的第二转矩公式；

根据所述第一转矩公式和所述第二转矩公式，确定所述晃动角度的微分方程；

对所述微分方程进行求解，确定所述晃动角度公式。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述变频器为矢量控制变频器，所述晃动角度公式如下式所示：

其中，

表示t时刻的晃动角度，A_t表示t时刻的电枢电流，

表示0时刻的晃动角度，

其中g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电枢电流根据下式获得：

其中，A_t表示t时刻的电枢电流，I_t0表示0时刻的电枢电流，e表示自然常数，α表示电枢电流的衰减指数，l表示堆垛机的重心高度，g表示重力常数。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述晃动转矩根据下式获得：

其中，M表示晃动转矩，m表示堆垛机的质量，g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度；A_t表示t时刻的电枢电流，

表示0时刻的晃动角度，

其中g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述堆垛机的重心高度根据下式获得：

l＝nk

其中，l表示堆垛机的重心高度，n表示堆垛机作业任务的层数，k相关系数。

在所述堆垛机加速或者减速的过程中，确定所述堆垛机的晃动转矩。

第二方面，本申请实施例提供了一种防止堆垛机晃动的装置，所述装置包括：用于执行如以上第一方面中任一实施方式中所述的方法的各个步骤的单元。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上第一方面中任一实施方式中所述方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种堆垛机系统，所述堆垛机系统包括堆垛机、变频器和计算机设备，所述计算机设备根据以上第一方面中任一实施方式中所述的方法步骤通过所述变频器对所述堆垛机进行控制。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，当计算机读取并执行所述计算机程序或指令时，使得计算机执行如以上第一方面中任一实施方式中所述方法的步骤。

第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在服务器上运行时，使得服务器执行以上第一方面中任一实施方式中所述方法的步骤。

第七方面，本申请实施例提供了一种芯片，包括：处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片的计算机设备执行如以上第一方面中任一实施方式中所述的方法。

可以理解的是，上述第二方面至第七方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为本申请一实施例提供的堆垛机系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的防止堆垛机晃动的方法的流程图；

图3是本申请一实施例提供的对地面支撑式堆垛机模型的进行简化的过程的示意图；

图4是本申请一实施例提供的防止堆垛机晃动的装置的结构框图；

图5是本申请一实施例提供的计算机设备的内部结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

有轨巷道堆垛机是非常重要的一类堆垛机，其主要用途是在高层货架仓库的巷道内沿轨道运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者取出货格内的货物运送到巷道口，完成货物的出入库作业。

有轨巷道堆垛机的主要结构包括机架、载货机构和运动机构，其中机架包括立柱，载货机构包括货叉；其中运动机构包括行走机构、升降机构、货叉伸缩机构。通过对行走机构、升降机构和货叉伸缩机构的控制，分别实现堆垛机沿着轨道的往复运动、载货机构沿着立柱的上下往复运动以及货叉的伸缩。

有轨巷道堆垛机可以在地面轨道上行走，利用上部的轨道防止摆动或倾倒；或者相反，在上部轨道上行走，利用地面轨道防止摆动或倾倒。在上部轨道上行走的有轨巷道堆垛机也称悬挂式堆垛机。这种堆垛机运行、升降等驱动机构安装在堆垛机的上部，保养、检查与修理必须在高空作业，既不方便也不安全，而且仓库的屋顶或货架要承担堆垛机的全部移动荷重，增加了屋顶结构和货架的重量。在地面轨道上行走的有轨巷道堆垛机也称地面支承式堆垛机，地面支承式堆垛机的驱动装置均装在下横梁上，容易保养维修，用于自动控制的传感器等也可安装在地面上，使用方便。基于上述原因，因此目前市场上以地面支撑式堆垛机为主。本申请实施例以地面支撑式堆垛机为例进行说明，为了叙述的简洁，未经特殊说明的情况下，下文中所述的堆垛机均为地面支撑式堆垛机。

为了保证堆垛机的正常运作，一般是利用变频器对堆垛机的电机进行控制，从而使得电机驱动对应的运动机构产生对应的运动。对于堆垛机在轨道上的行走运动来说，一般是利用变频器对堆垛机的行走电机进行控制，使得行走电机驱动堆垛机立柱底端的行走部件(如行走轮)，进而使得堆垛机在轨道上运动。在堆垛机沿轨道的运动过程中，尤其是当堆垛机的加速度不为零时，堆垛机的立柱在堆垛机的运动方向或者运动方向的反方向上会产生晃动，这种晃动会影响货叉与货格的对准，从而使得堆垛机取放货物的时间较长，进而影响堆垛机的作业效率。

针对堆垛机存在晃动的技术问题，传统的解决方案有两种：一种方案是通过加强机械结构，来达到减少摇晃幅度的效果，例如增强堆垛机立柱和轨道之间紧固性；另一种方案是通过运动控制来提升运动曲线的平滑性从而减少晃动，例如采用一些速度控制算法来控制堆垛机的运行速度。其中，加强机械结构的方案成本过高；而速度控制算法的方案则增加了加减速的时间从而牺牲了部分效率，虽然能提升运动曲线的平滑性，但是由于堆垛机运行过程中重心和速度变化等复杂情况，并且随着堆垛机的高度越高、运行速度越块，速度控制算法对于堆垛机的摇晃的控制效果越差。

为了解决现有技术中存在的防止堆垛机的晃动方法成本高以及效果差的技术问题，本申请提供一种防止堆垛机晃动的方法，通过确定堆垛机晃动对堆垛机的行走部件产生的晃动转矩；并控制变频器向堆垛机输出融合了晃动转矩和理论转矩的目标转矩。目标转矩中的部分转矩抵消了晃动转矩对堆垛机的行走部件所产生的作用，进而达到有效防止堆垛机晃动的作用。在防止堆垛机的晃动中无需对堆垛机的硬件结构进行改进，因此可以避免成本的增加。

为了便于理解，下面对堆垛机的晃动所产生的晃动转矩进行示例性的说明。

在堆垛机沿轨道的运行过程中，尤其是当堆垛机的加速度不为零(即堆垛机加速或减速)时，堆垛机的立柱会在惯性的作用下朝向与加速度相反的方向晃动。堆垛机立柱的晃动会对立柱底部的行走部件产生一个晃动转矩。

作用在行走部件上的晃动转矩，对堆垛机的运动的影响主要包括以下方面：当堆垛机的立柱向运动方向晃动时，该晃动产生的晃动转矩与行走电机向行走部件输出的转矩方向相同，即该晃动转矩会使得行走部件朝向运动方向的速度增加；当堆垛机的立柱向运动方向的反方向晃动时，该晃动产生的晃动转矩与行走电机向行走部件输出的转矩方向相反，即该晃动转矩会使得行走部件向运动方向的速度减小。

在传统的防止堆垛机晃动的方案中，均未从作用在行走部件上的晃动转矩的角度来解决堆垛机的晃动。本申请技术方案中控制变频器输出的目标转矩中，融合了晃动转矩，目标转矩中的部分转矩用于抵消晃动转矩，从而避免晃动转矩对对行走部件的影响，进而有效地防止堆垛机的晃动。

图1为本申请一实施例提供的堆垛机系统的结构示意图，如图1所示，在该堆垛机系统中包括计算机设备110、变频器120和堆垛机130，堆垛机130包括机架131、行走部件132和行走电机133，其中计算机设备110与变频器120通信连接，变频器120向行走电机133输出转矩控制行走电机133的转动，进而驱动行走部件132运动。

其中，计算机设备110用于确定堆垛机的晃动转矩；然后根据晃动转矩与理论转矩，确定目标转矩；最终控制变频器120向驱动行走部件132的行走电机133输出目标转矩，以使行走部件达到目标运动。

本申请实施例中，计算机设备110和变频器120之间的通信连接可以为有线通信连接，也可以为无线通信连接。无线通信方式包含但不限于红外线通信(IRDA)，蓝牙(Bluetooth)，ZigBee，无线局域网(WLAN)，蜂窝网络(Cellular Network)等。

在本申请实施例中，计算机设备110可以为上位机、堆垛机主控制单元PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或者工控机，在此不做具体限定。

在本申请实施例中，变频器120可以为单独设置，变频器120也可以集成设置在堆垛机130上，在此不做具体限定。

本申请实施例中的防止堆垛机晃动的方法，可以应用于各种通过变频器对堆垛机的行走电机进行控制的场景。其中，变频器可以为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等，本申请实施例对变频器的种类不作限制。

图2为本申请一实施例提供的防止堆垛机晃动的方法的流程图，应当理解本申请实施例中的防摇控制方法的执行主体可以为与堆垛机的变频器通信连接的计算机设备，也可以为集成到堆垛机上的控制单元。可以理解的是防摇控制方法的执行主体还可以为一个芯片或者安装有程序的一个设备。下面以计算机设备作为执行主体对本申请中的防止堆垛机晃动的方法进行示例性说明，本领域技术人员可知该执行主体不能作为对本申请保护范围的限制。

如图2所示，该方法可以包括S201至S203。下面结合图2对各个步骤进行详细说明。

步骤S201：确定堆垛机的晃动转矩，该晃动转矩为堆垛机即将产生的晃动对堆垛机的行走部件所产生的转矩。

在一些实施例中，对于有轨巷道堆垛机来说，行走部件是在堆垛机沿着轨道的往复运动中与轨道接触的部分。示例性的，行走部件可以为设置在立柱底部的行走轮。

下面结合附图对作用在堆垛机的行走部件的晃动转矩进行说明。

图3所示为本申请一实施例提供的对地面支撑式堆垛机模型的进行简化过程的示意图。如图3所示，地面支撑式堆垛机模型310包括立柱311、设置在立柱底端的行走轮312(包括主动轮3121和从动轮3122，其中主动轮又称动力轮)，其中行走轮312在轨道320上滚动。本申请实施例将地面支撑式堆垛机模型310简化为如图3中所示的简化堆垛机模型330，在简化堆垛机模型330中将两个行走轮简化为一个行走轮331，将立柱简化为直立设置在行走轮上的杆状刚体332。

如图3所示，地面支撑式堆垛机模型310向右晃动，因此对应的堆垛机的加速度的方向为朝向图中的左侧，从而可以推断对应堆垛机当前的运动状态为减速向右运动，或者加速向左运动。对于简化堆垛机模型330来说，当杆状刚体332晃动时，晃动会对行走轮产生力的作用，因此就会对行走轮331产生力矩，这个力矩就是本申请实施例中所说的晃动转矩。

在一些实施例中，通过下述方法来确定晃动转矩：首先确定堆垛机的晃动角度，然后根据晃动角度、堆垛机质量、堆垛机重心高度以及重力常数确定晃动转矩。

具体来说，将如图3所示的简化堆垛机模型330视为一个倒立的单摆，其中行走轮331视为单摆的转轴，将杆状刚体332视为单摆的摆杆，根据单摆的运动方程来确定晃动转矩，具体来说，晃动转矩可以根据下式获得：

其中，M表示晃动转矩，m表示堆垛机的质量，g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度；

表示晃动角度。

步骤S202：根据晃动转矩与理论转矩，确定目标转矩，其中，理论转矩为在堆垛机不产生晃动的情况下，行走部件达到目标运动状态，需要变频器输出的转矩。

在一些实施例中，目标运动状态可以为匀速运动、加速运动或者减速运动，理论转矩表示为了保持堆垛机的目标运动状态，变频器向堆垛机输出的转矩，该转矩忽略了晃动对堆垛机的影响。

示例性的，理论转矩与晃动转矩均为矢量，理论转矩和晃动转矩的方向相同或相反，确定目标转矩的具体方法可以为：获取理论转矩与晃动转矩的矢量差，该矢量差即为目标转矩。

为了便于理解，下面对理论转矩的计算方法给出示例。

下面计算堆垛机的当前加速度为0和当前加速度不为0两种情况下的理论转矩。

一、当堆垛机速度不为0，加速度为0时，堆垛机做匀速运动，其中理论转矩用于克服静摩擦力做功，该理论转矩为M₀，理论转矩M₀为堆垛机特性参数。即当变频器输出转矩大于M₀时，堆垛机加速度为正；当变频器输出转矩小于M₀时，堆垛机加速度为负；M₀通过变频器输出转矩和堆垛机速度关系曲线测得。

二、当堆垛机速度不为0，加速度不为0时，理论转矩的表达式如下式所示：

M_理论＝M₀+M₁

其中，M_理论为理论转矩，M₀为克服静摩擦力做功，M₁为赋予堆垛机的动力轮加速度的转矩。

下面对赋予堆垛机的动力轮加速度的转矩M₁的计算过程进行推到：

(1)首先根据转矩和角加速度的关系可知，M₁根据下式获得：

M₁＝Iα

其中，I为动力轮转动惯量，α为动力轮角速度。

设堆垛机的加速度为a，则堆垛机动力轮角加速度根据下式获得：

其中，α为动力轮角速度，a为堆垛机的加速度，r为堆垛机动力轮半径。

根据转动惯量计算公式，动力轮转动惯量根据下式获得：

I＝mr²

其中，I为动力轮转动惯量，m为堆垛机质量，r为堆垛机动力轮半径；

因此上述的理论转矩的表达式M_理论＝M₀+M₁可以转化为下式：

M_理论＝M₀+M₁＝M₀+mar

其中，M_理论为理论转矩，M₀为克服静摩擦力做功，m为堆垛机质量，a为堆垛机的加速度，r为堆垛机动力轮半径。

综上所述，理论转矩包括两部分，一部分为常数M₀，根据变频器输出转矩和堆垛机的速度关系获得；另一部分M₁，通过堆垛机动力轮半径、堆垛机质量和堆垛机瞬时加速度计算得获得。

可以理解的是，当堆垛机朝向的堆垛机的运动方向晃动时，晃动转矩与理论转矩的方向相同，此时目标转矩小于理论转矩；当堆垛机朝向运动方向的反方向晃动时，晃动转矩预理论转矩的方向相反，此时目标转矩大于理论转矩。

在一些实施例中，还可以先将测晃动转矩和理论转矩转换为标量，将理论转矩的方向作为目标转矩的方向。然后根据晃动方向来和运动方向来确定计算目标转矩大小的方法，目标转矩的大小的计算方法具体包括：当垛机朝向的堆垛机的运动方向晃动时，将晃动转矩与理论转矩作的差值作为目标转矩；当堆垛机朝向运动方向的反方向晃动时，将晃动转矩与理论转矩作的和作为目标转矩。

步骤S203：控制变频器向驱动行走部件的电机输出目标转矩。

上述防止堆垛机晃动的方法，在变频器实际输出的目标转矩融入了晃动转矩，可以理解为在目标转矩中存在一部分转矩与堆垛机晃动产生的转矩大小相同方向相反，从而抵消晃动产生的转矩对堆垛机的影响，进而达到防止堆垛机晃动的目的。

在一些实施例中，在确定堆垛机的晃动角度之前，首先判断堆垛机是否处于加速阶段或减速阶段，若堆垛机处于加速阶段或减速阶段则开始执行防摇控制，即开始执行步骤S201。由于堆垛机只有在加速或者减速的情况下才会产生较为明显的晃动，而在匀速运动的状态下产生的晃动不明显，因此根据堆垛机是否处于加速或者减速阶段，有选择性地启动防止堆垛机晃动的过程，从而使得可以做到有针对性的启动防摇控制，避免在匀速阶段做不必要的防摇控制计算和操作。

为了使得本申请中的方法可以被清楚的了解，下面对晃动角度的确定方法以及基于晃动角度来确定晃动转矩的方法，进行示例性的说明。

在一些实施例中，针对特定的堆垛机可以先确定该堆垛机的晃动角度随时间变化的晃动角度公式，然后根据晃动角度公式来确定堆垛机在不同时刻的晃动角度。该方法中，通过拟合得到的晃动角度公式来确定不同时刻的晃动角度，使得整个控制方法中的计算非常简单，从而减小计算压力，提升计算速度进而提升防止堆垛机晃动的方法的效率。

在一些实施例中，晃动角度公式的获取方式可以包括以下步骤：(1)将堆垛机的晃动模型简化为单摆模型，根据单摆动力学方程确定堆垛机的晃动对行走部件的转矩的第一转矩公式。(2)将堆垛机的晃动模型简化为刚体定轴转动模型，根据刚体定轴转动定律确定堆垛机的晃动对行走部件的转矩的第二转矩公式。(3)根据第一转矩公式和第二转矩公式获得晃动角度的微分方程。(4)对微分方程进行求解，确定晃动角度公式。通过将晃动模型简化为单摆模型和刚体定轴转动模型两种模型，求解出两种不同的模型下的转矩公式，进而获得微分方程并求解微分方程来获得晃动角度公式，方法巧妙且易于实现。

为了便于理解，下面对确定晃动角度公式的过程以及根据晃动角度公式确定晃动转矩的过程进行示例性的说明，该说明不对本申请的保护范围构成限制。

首先，将堆垛机的晃动模型简化为单摆模型，根据单摆动力学方程确定的第一转矩公式如式(1)所示：

式(1)中，M表示晃动转矩，m表示堆垛机的质量，l表示堆垛机的重心高度，

表示堆垛机的晃动角度。

在单摆动力学方程中，

是以角度来表示的，由于堆垛机的晃动的幅度一般较小，即作为

角度来说一般小于等于5°。

泰勒展开式为：

当

时，

因此式(1)中的

可以直接转换为以弧度表示的晃动角度。

然后，将堆垛机的晃动模型简化为刚体定轴转动模型，根据刚体定轴转动定律力学方程确定第二转矩公式如式(2)所示：

M＝Jβ (2)

式(2)中，M表示晃动转矩，J表示转动惯量，β表示转动角加速度。

转动惯量的计算公式如式(3)所示：

J＝ml² (3)

式(3)中，J表示转动惯量，m表示堆垛机的质量，l表示堆垛机的重心高度。

上述公式中的转动角加速度β的计算公式如式(4)所示：

式(4)中，β表示转动角加速度，v表示堆垛机的转动速度，

表示堆垛机的晃动角度(该晃动角度采用弧度表示)。

将式(3)和式(4)代入到式(2)，得到第二转矩公式如式(5)所示：

式(5)中，M表示晃动转矩，m表示堆垛机的质量，l表示堆垛机的重心高度，

表示堆垛机的晃动角度(该晃动角度采用弧度表示)。

最后，将式(1)中的第一转矩公式和式(5)中的第二转矩公式合并，获得关于晃动角度的微分方程如式(6)所示：

式(6)中，m表示堆垛机的质量，l表示堆垛机的重心高度，

表示堆垛机的晃动角度(该晃动角度采用弧度表示)。

首先令

式(6)中的微分方程可简化为如式(7)所示：

对式(7)中的微分方程进行求解，得到晃动角度公式如式(8)所示：

式(8)中，

表示t时刻的晃动角度，

表示0时刻的晃动角度，

其中g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度，A表示与晃动角度相关的变量。

在确定式(8)中的晃动角度公式之后，可以将式(8)代入式(1)中，获得晃动转矩公式如式(9)所示：

式(9)中，M表示晃动转矩，m表示堆垛机的质量，l表示堆垛机的重心高度，

表示0时刻的晃动角度，

对于不同控制方式的变频器来说，与晃动角度相关的变量会有所不同，因此对于不同控制方式的变频器来说式(8)和式(9)中的变量A的物理含义就会有所不同。本申请实施例主要以矢量控制变频器为例对变量A的物理含义进行说明。

为了便于理解，首先对矢量控制变频器的控制原理进行说明。在矢量控制变频器中，将变频器所控制的电机的三相定子电流Ia、Ib和Ic通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流I_m1和I_t1(I_m1相当于直流电机的励磁电流；I_t1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后变频器采用直流电机控制方法，输出相应的控制量即可。

可以理解的是，变频器所控制的电机的转子绕组(这里默认为电枢绕组)的电枢电流一般是由电机负载决定的，在负载不变的情况下，电枢电流一般恒定不变。变频器矢量控制的原理就是通过对励磁电流I_m1输出大小的控制产生相应的磁场，进而与电枢电流I_t1作用，产生电机的输出转矩。

在变频器对堆垛机进行控制时，如果变频器需要向行走电机输出恒定的加速度，那么这时变频器就需要向行走电机输出恒定的转矩，根据矢量控制变频器的原理可知变频器输出的转矩与电枢电流呈正比，因此通过对电枢电流的值进行实时监控来确定需要变频器输出的转矩。

综上可知，对于矢量控制变频器来说，晃动转矩与电枢电流的变化相关，进而晃动角度也与电枢电流的变化相关，即对于矢量控制变频器来说式(8)和式(9)中的变量A为电枢电流。

基于图3中的简化堆垛机模型，将该简化堆垛机模型简化为单摆模型，基于单摆的物理属性，电枢电流的变化呈衰减的正弦曲线，所述正弦曲线如式(10)所示：

A_t＝I_t0e^-αtsin(p₀t) (10)

式(10)中，A_t表示t时刻的电枢电流，I_t0表示0时刻电枢电流(也称为初始电枢电流，是电机特性值，可以通过变频器直接测出)，e表示自然常数，α表示衰减指数，p₀表示角频率。

根据单摆的周期公式如式(11)所示：

式(11)中，T表示单摆运动的周期，l表示堆垛机的重心高度，g表示重力常数，π表示圆周率。

单摆的频率f为周期T的倒数，因此周期f的计算公式如式(12)所示：

式(12)中，l表示堆垛机的重心高度，g表示重力常数，f表示单摆的频率，π表示圆周率。

因此，角频率p₀由的计算公式如式(13)所示：

p₀＝2πf

(13)

式(13)中，p₀表示角频率，f表示单摆的频率，π表示圆周率。

将式(12)代入式(13)获得角频率的计算公式如式(14)所示：

式(14)中，p₀表示角频率，l表示堆垛机的重心高度，g表示重力常数。

将式(14)代入到式(10)，获得电枢电流变化公式如式(15)所示：

式(15)中，A_t表示t时刻的电枢电流，I_t0表示0时刻电枢电流(也称为初始电枢电流，是电机特性值，可以通过变频器直接测出)，e表示自然常数，α表示衰减指数，l表示堆垛机的重心高度，g表示重力常数。

在一些情况下，堆垛机的重心高度无法直接获得，可以通过对现有数据进行拟合来获得堆垛机的重心高度公式。下面示对堆垛机的重心高度公式确定方法进行示例性的说明。

堆垛机的重心高度的决定性因素是载货台(也称载货机构)的高度，而堆垛机的载货台的高度随着堆垛机的作业任务的层数的变化而变化，因此堆垛机的重心高度与堆垛机作业任务的层数呈线性变化关系。设堆垛机重心高度l和堆垛机作业任务的层数n相关系数为k，相关系数k可以通过对以往数据的模拟获得。堆垛机的重心高度公式如式(16)所示：

l＝nk (16)

式(16)中，l表示堆垛机重心高度，n表示堆垛机作业任务的层数，k相关系数。

将上述式(16)中的堆垛机的重心高度公式代入上述式(15)中的电流电枢公式得到如式(17)所示的电枢电流公式：

式(17)中，A_t表示t时刻的电枢电流，α表示衰减指数，I_t0表示0时刻电枢电流，e表示自然常数，g表示重力常数，n表示堆垛机作业任务的层数，k相关系数。

综上，对于矢量控制变频器来说，式(9)中的晃动转矩公式可以转化为如式(18)所示：

式(18)中，M表示晃动转矩，m表示堆垛机的质量，g表示重力常数，n表示堆垛机作业任务的层数，k相关系数，A_t表示t时刻的电枢电流

其中g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例的防止堆垛机晃动的方法，图4示出了本申请实施例提供的防止堆垛机晃动的装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。参照图4，该防止堆垛机晃动的装置400包括：第一确定单元401、第二确定单元402和控制单元403：

第一确定单元401，用于确定堆垛机的晃动转矩，其中晃动转矩为堆垛机产生的晃动对堆垛机的行走部件产生的转矩；

第二确定单元402，用于根据晃动转矩与理论转矩，确定目标转矩，其中，理论转矩为在堆垛机不产生晃动的情况下，行走部件达到目标运动状态，需要变频器输出的转矩；

控制单元403，用于控制变频器向驱动行走部件的电机输出目标转矩。

可选的，第一确定单元401，用于确定堆垛机的晃动转矩，具体包括：

确定堆垛机的晃动角度，晃动角度表示得到的堆垛机产生的晃动使得堆垛机的中心线偏离垂直方向的角度；

根据晃动角度、堆垛机质量、堆垛机的重心高度以及重力常数确定晃动转矩。

可选的，第一确定单元401，用于确定堆垛机的晃动角度，具体包括：根据晃动角度公式获得晃动角度。

可选的，晃动角度公式的确定方法，包括：

将堆垛机的晃动模型简化为单摆模型，根据单摆动力学方程确定堆垛机的晃动对行走部件产生的晃动转矩的第一转矩公式；

将堆垛机的晃动模型简化为刚体定轴转动模型，根据刚体定轴转动定律确定堆垛机的晃动对行走部件产生的晃动转矩的第二转矩公式；

根据第一转矩公式和第二转矩公式，确定晃动角度的微分方程；

对微分方程进行求解，确定晃动角度公式。

可选的，变频器为矢量控制变频器，晃动角度公式如下式所示：

其中，

表示t时刻的晃动角度，A_t表示t时刻的电枢电流，

表示0时刻的晃动角度，

其中g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度；

可选的，电枢电流根据下式获得：

可选的，晃动转矩根据下式获得：

表示0时刻的晃动角度，

其中g表示重力常数，l表示堆垛机的重心高度。

可选的，堆垛机重心高度根据下式获得：

l＝nk

可选的，第一确定单元401，用于确定堆垛机的晃动转矩，包括：在堆垛机加速或者减速的过程中，则确定堆垛机的晃动转矩。

应理解，防止堆垛机晃动的装置400中各单元执行上述相应步骤的具体过程请参照前文中防止堆垛机晃动的方法相关的描述，为了简洁，这里不加赘述。

本申请一实施例还提供了一种计算机设备500。如图5所示，该实施例的计算机设备500包括：处理器501、存储器502以及存储在存储器502中并可在处理器501上运行的计算机程序504。计算机程序504可被处理器501运行，生成指令503，处理器501可根据指令503实现上述各个收货地址确认方法实施例中的步骤。或者，处理器501执行计算机程序504时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示的第一确定单元401至控制单元403的功能。

示例性的，计算机程序504可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器502中，并由处理器501执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序504在计算机设备500中的执行过程。

本领域技术人员可以理解，图5仅仅是计算机设备500的示例，并不构成对计算机设备500的限定，计算机设备500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，例如计算机设备500还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器501可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器502可以是计算机设备500的内部存储单元，例如计算机设备500的硬盘或内存。存储器502也可以是计算机设备500的外部存储设备，例如计算机设备500上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器502还可以既包括计算机设备500的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器502用于存储计算机程序以及计算机设备500所需的其它程序和数据。存储器502还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、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单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，当计算机读取并执行所述计算机程序或指令时，使得计算机执行上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在服务器上运行时，使得服务器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供了一种芯片，包括：处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片的计算机设备执行如上述各个方法实施例中的步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到装置/服务器的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。