CN115924764A - 塔式起重机及其控制方法、装置及处理器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种用于塔机的控制方法、控制装置、处理器、塔机以及机器可读存储介质。塔机包括铰接的塔身和上装，上装包括平衡臂、起重臂、固定平衡重以及移动平衡重，上装设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨，移动平衡重能够沿导轨移动，控制方法包括：确定塔机的吊载弯矩；根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的第一目标位置；以及控制移动平衡重移动到第一目标位置；其中，当移动平衡重位于第一目标位置时，在塔机突发卸载的情况下，在固定平衡重的至少一部分脱落之后，上装的第一弯矩相对于上装与塔身的铰接点使得起重臂有向下转动的趋向。通过上述方案，能够提升塔机突然卸载抗倾覆能力。

Description

塔式起重机及其控制方法、装置及处理器

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体地涉及一种用于塔式起重机的控制方法、控制装置、处理器、塔式起重机以及机器可读存储介质。

背景技术

塔式起重机(也称为塔机、塔吊)作为现代施工的关键设备，在建筑、风电及核电建设施工时被广泛应用。由于一些行业特殊性，对避免塔机倾覆造成的二次损害尤为重视，对塔机抗倾覆要求也越来越高。

目前塔机抗倾覆主要是在传统塔机结构基础上，调整整机质量分布以及增强塔身强度，来达到改善塔机抗倾覆的性能。但随着塔机吊载重量的增加，这种抗倾覆设计很难起到有效作用，特别是超大型塔机突然卸载时，很难依靠单纯的调整结构质量及强度来实现抗倾覆的目的。因此在大型甚至超大型塔机时代如何提升塔机的突然卸载抗倾覆能力是行业的技术难点。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种用于塔式起重机的控制方法、控制装置、处理器、塔式起重机以及机器可读存储介质，能够提升塔式起重机突然卸载时的抗倾覆能力。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于塔式起重机的控制方法，塔式起重机包括铰接的塔身和上装，上装包括平衡臂、起重臂、固定平衡重以及移动平衡重，固定平衡重固定在平衡臂侧，上装设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨，移动平衡重能够沿导轨移动，控制方法包括：

确定塔式起重机的吊载弯矩；

根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的第一目标位置；以及

控制移动平衡重移动到第一目标位置；

其中，当移动平衡重位于第一目标位置时，在塔式起重机突发卸载的情况下，在固定平衡重的至少一部分脱落之后，上装的第一弯矩相对于上装与塔身的铰接点使得起重臂有向下转动的趋向。

在本申请实施例中，确定塔式起重机的吊载弯矩包括：

获取吊装物的重量和起吊位置；

根据吊装物的重量和起吊位置确定塔式起重机的吊载弯矩。

在本申请实施例中，铰接点位于平衡臂侧。

在本申请实施例中，当移动平衡重位于第一目标位置时，在塔式起重机吊起吊装物的情况下，第一弯矩相对于铰接点使得起重臂有向下转动的趋向。

在本申请实施例中，控制方法还包括：

将吊载弯矩与设定弯矩进行比较；

根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的第一目标位置包括：在吊载弯矩大于设定弯矩的情况下，根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的第一目标位置。

在本申请实施例中，控制方法还包括：

如果吊载弯矩小于设定弯矩，则根据吊载弯矩确定第二目标位置；以及

控制移动平衡重移动到第二目标位置；

其中，当移动平衡重位于第二目标位置时，在塔式起重机吊起吊装物的情况下，上装的第二弯矩位于起重臂侧。

在本申请实施例中，起重臂上设置有沿起重臂移动的变幅小车，控制方法还包括：

在第二弯矩超过预设弯矩阈值的情况下，禁止变幅小车向起重臂的远端变幅。

在本申请实施例中，根据吊载弯矩确定移动平衡重的第一目标位置包括：

将至少吊载弯矩输入到预先确定的位置确定模型，以得到第一目标位置。

在本申请实施例中，位置确定模型通过以下步骤得到：

获取针对塔式起重机的仿真数据，其中仿真数据包括吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者以及与吊载弯矩对应的移动平衡重最优位置；

将吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者作为自变量，移动平衡重最优位置作为因变量，进行数据拟合；

如果拟合的数据分布成线性或规律分布，则获得拟合函数，以得到位置确定模型；

如果拟合的数据分布成非线性映射关系，则使用神经网络对仿真数据进行拟合，以得到位置确定模型；

将输入到位置确定模型的吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者与位置确定模型输出的移动平衡重的位置输入到塔机控制器的仿真模型，以对位置确定模型进行校核；

如果位置确定模型无法通过校核，则根据仿真数据形成吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者与移动平衡重位置的映射表，根据映射表和插值函数得到位置确定模型。

本申请第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于塔式起重机的控制方法。

本申请第三方面提供一种用于塔式起重机的控制装置，塔式起重机包括铰接的塔身和上装，上装包括平衡臂、起重臂、固定平衡重以及移动平衡重，固定平衡重固定在平衡臂侧，上装设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨，移动平衡重能够沿导轨移动，控制装置包括：

驱动机构，用于驱动移动平衡重沿导轨移动，以及

上述的处理器。

在本申请实施例中，控制装置还包括：

位置检测设备，用于检测移动平衡重的位置。

本申请第四方面提供一种塔式起重机，包括：

塔身；

上装，与塔身铰接，上装包括：

平衡臂，设置有固定平衡重；

起重臂；以及

移动平衡重，上装设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨，移动平衡重能够沿导轨移动；

上述的用于塔式起重机的控制装置。

在本申请实施例中，塔式起重机包括履带式塔式起重机。

本申请第五方面提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质上存储有指令，指令在被处理器执行时使得处理器实现上述的用于塔式起重机的控制方法。

通过上述方案，根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的目标位置，将移动平衡重移动到目标位置，在塔式起重机发生突然卸载时，在固定平衡重脱落后上装弯矩使得起重臂有向下转动的趋向，以抑制起重臂上扬，达到吸收动能的目的。

本申请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申请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申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本申请实施例的塔式起重机的结构示意图；

图2示意性示出了根据本申请实施例的用于塔式起重机的控制方法的流程示意图；

图3示意性示出了根据本申请实施例的用于塔式起重机的控制装置的示意框图；

图4A-图4E示意性示出了根据本申请实施例的驱动机构的示意框图；以及

图5示意性示出了根据本申请实施例中的塔机突然卸载时上装处于上扬状态。

具体实施方式

以下结合附图对本申请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申请实施例，并不用于限制本申请实施例。

需要说明，若本申请实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

在一些大型甚至超大型塔式起重机(例如，应用于桥梁、核电设施等)的应用中，尤其是行走式(例如履带式)塔式起重机的应用中，吊载和平衡臂侧的用于匹配吊载的平衡重的重量会很大，在这种塔式起重机起吊过程中，平衡臂侧的力矩变化较大，对塔身作用的力矩也会很大。为了保证安全性，理想的情况是提升塔身抗弯矩的能力，例如增大塔身体积。然而在实际塔身结构设计中，不可能无限制地增大塔身体积和重量，这就意味着对上装平衡臂和起重臂两侧的力矩平衡提出更高的要求。

图1示意性示出了根据本申请实施例的塔式起重机的结构示意图。如图1所示，在本申请实施例中，塔式起重机可以包括塔身110和上装，上装可以围绕塔身110(例如塔身的回转机构)转动。上装可以包括平衡臂120、起重臂130、固定平衡重140以及移动平衡重150。固定平衡重140可以固定在平衡臂侧，例如可以固定在平衡臂120的远端处(即，远离塔机回转中心)。上装可以设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨(图中未示出)，移动平衡重150能够沿导轨移动。起重臂130上可以设置有变幅小车160以及供变幅小车160移动(变幅)的滑轨，变幅小车160可以通过吊绳与吊钩170连接。

图2示意性示出了根据本申请实施例的用于塔式起重机的控制方法的流程示意图。图2示出的控制方法可以应用于图1示出的塔式起重机中。如图2所示，在本申请实施例中，该控制方法可以包括以下步骤。

在步骤S210中，确定塔式起重机的吊载弯矩。

具体地，在一示例中，可以通过重量检测设备检测吊装物施加于起重臂的重量。例如，重量检测设备的示例可以包括称重传感器，其可以设置在吊钩处，用于检测吊装物的重量。可以例如通过位置传感器(例如旋转编码器或拉线传感器)检测变幅小车的变幅幅度(即，变幅小车沿起重臂距离塔机回转中心的距离)，来确定吊装物的重力相对于塔机回转中心的力臂(塔机回转中心的位置是已知的)，根据吊装物的重量和力臂可以确定吊装物的力矩。这里塔式起重机的吊载可以包括吊装物的重量和吊钩以及吊绳的重量之和，而吊钩和吊绳的重量可以是预先确定的，因此获得吊装物的重量就能得到吊载(或称吊载重量、吊装载荷)，根据吊载和力臂可以得到吊载弯矩。在另一示例中，可以通过机器视觉的方式获取待吊装物的重量。例如，可以在待吊装物上贴附标记，该标记上印有待吊装物的重量信息，可以获取该标记的图像，通过语义识别获取待吊装物的重量信息。在另一示例中，可以获取预先规划的吊装任务，其可以包括待吊装物的重量以及吊装路径等信息。在再一示例中，起吊位置可以通过检测变幅小车的变幅幅度(即，变幅小车沿起重臂距离塔机回转中心的距离)来获取。在又一示例中，可以基于定位技术(例如RTK)获得起吊位置。在获取到吊装物的重量和起吊位置后，可以根据起吊位置确定吊装物对起重臂施加的力的作用线与塔机回转中心的距离(即力臂)。在再一示例中，吊载弯矩可以通过力矩传感器直接测得。

在步骤S220中，根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的第一目标位置。

在步骤S230中，控制移动平衡重移动到第一目标位置；

其中，当移动平衡重位于第一目标位置时，在塔式起重机突发卸载的情况下，在固定平衡重的至少一部分脱落之后，上装的第一弯矩相对于上装与塔身的铰接点使得起重臂有向下转动的趋向。

具体地，在本申请实施例中，步骤S220可以包括：

将至少吊载弯矩输入到预先确定的位置确定模型，以得到第一目标位置。

在本申请实施例中，铰接点可以位于平衡臂侧。

更具体地，在本申请实施例中，位置确定模型可以通过以下步骤得到：

获取针对塔式起重机的仿真数据，其中仿真数据包括吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者以及与吊载弯矩对应的移动平衡重最优位置；

将吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者作为自变量，移动平衡重最优位置作为因变量，进行数据拟合；

如果拟合的数据分布成线性或规律分布，则获得拟合函数，以得到位置确定模型；

如果拟合的数据分布成非线性映射关系，则使用智能算法对仿真数据进行拟合，以得到位置确定模型；

将输入到位置确定模型的吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者与位置确定模型输出的移动平衡重的位置输入到塔机控制器的仿真模型，以对位置确定模型进行校核；

如果位置确定模型无法通过校核，则根据仿真数据形成吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者与移动平衡重位置的映射表，根据映射表和插值函数得到位置确定模型。

具体地，在一示例中，可以先使用仿真软件(例如商用的仿真软件)对待研究(感兴趣)塔式起重机进行建模，即建立塔式起重机的仿真模型。具体地，首先可以建立刚体模型：可以将塔机分为上装及塔身两个运动体，两个运动体在后铰点(即平衡臂侧)处使用铰链运动副连接。然后可以建立上装及塔身柔性体计算模型，计算上装及塔身的模态信息。将刚体模型与模态结果文件关联，实现运动体模型的刚柔耦合。然后添加运动副、建立接触、限位器等部件，与刚柔耦合模型关联形成联合仿真模型。最后确定塔机的各种吊载工况，将不同吊载工况的配重方案参数输入到模型中，并加载突然卸载历程，仿真出塔机不同吊载突然卸载工况的支腿力、上扬角等数据信息。

通过多体动力学仿真或实验，分别获得最优的平衡重脱落时间(脱落角度)及脱落重量、移动平衡重最优移动位置及对应弯矩等数据。

在建立塔机仿真模型后，需要通过仿真模型得到至少吊载弯矩与对应的最优的移动平衡重位置的数据组。该最优的移动平衡重位置可以满足以下条件：

当移动平衡重位于该最优的移动平衡重位置(即第一目标位置)时，在塔式起重机突发卸载的情况下，在固定平衡重的至少一部分脱落之后，上装的整体弯矩(即第一弯矩)相对于上装与塔身的铰接点倾向于起重臂侧，也就是说该弯矩使得起重臂相对于该铰接点有向下转动的趋向。第一弯矩的大小可以根据塔机的设计要求来确定。

在进一步示例中，期望当移动平衡重位于第一目标位置时，在塔式起重机吊起吊装物的情况下，第一弯矩相对于该铰接点倾向于起重臂侧，也就是说该弯矩使得起重臂相对于该铰接点有向下转动的趋向。

这种设计可以应用于塔机的上装在平衡臂侧与塔身铰接(后铰接点)，在起重臂侧与塔身是开放式的或铰接关系是可拆卸式(例如可插拔销轴)的结构(即允许上装的起重臂围绕后铰接点进行上仰运动)，在塔机突发卸载平衡臂侧的固定平衡重发生脱落(固定平衡重脱离机制将在下面详细描述)后，上装的整体弯矩倾向于起重臂侧，给起重臂施加向下的力，抑制起重臂上仰。另外，在正常吊装过程中，也期望上装的整体力矩倾向于起重臂侧，抑制起重臂上仰。

在进一步示例中，由于吊载弯矩是由吊载重量和吊载力臂共同决定的，因此仅靠吊载弯矩一个参量来确定最优的移动平衡重的位置可能不能很好地反映不同的吊载工况。因此，可以通过仿真模型确定多个参量与最优的移动平衡重的位置的映射关系。在一示例中，可以通过仿真模型确定不同吊载工况下吊载重量、吊载力臂以及吊载弯矩中至少两者与移动平衡重最优位置的数据组。在获取这些数据组后，可以确定位置确定模型。

具体地，将这些数据组中的吊载重量、吊载力臂以及吊载弯矩中的至少两者(例如吊载重量和吊载弯矩)作为自变量，对应的最优移动平衡重位置作为因变量，进行数据拟合。具体地，如果数据分布成线性或规律分布，则可以通过拟合得到具体形式的拟合函数，以获得移动平衡重位置计算模型，该计算模型即可以为位置确定模型。如果数据成非线性映射关系，则可以采用智能算法(例如，BP神经网络、径向基算法等)来拟合数据，以获得移动平衡重位置计算模型，该计算模型即为位置确定模型。

在得到上述两种情况下的任一移动平衡重位置计算模型后，将该计算模型的输出(即最优移动平衡重位置(目标位置))与输入(即吊载重量、吊载力臂以及吊载弯矩中的至少两者)代回至仿真模型，以对计算模型的输出进行校核，如果通过校核(例如，计算模型的输出与通过仿真模型得到的结果匹配，例如两者的差值在可接受误差范围内)，则确定计算模型可用。如果未通过校核，则通过仿真模型重新获取数据组，重新进行数据拟合。

由于数据质量差，计算模型鲁棒性低，样本数量不足等原因，如果重新得到的计算模型还是无法通过校核，那么在达到一设定条件(例如，重新拟合次数超过N，N可以为设定次数)后，不再进行数据拟合，转而根据从仿真模型得到的数据组形成吊载重量、吊载力臂以及吊载弯矩中的至少两者与最优移动平衡重位置的映射表，然后确定好插值函数。可以根据映射表和插值函数来确定移动平衡重的目标位置。在这种情况下，位置确定模型可以包括该映射表和插值函数的组合。可以根据确定的吊载弯矩、吊载重量和吊载力臂中的至少两者从映射表中找到最接近的数据，然后使用插值函数得到移动平衡重的目标位置。

在本申请实施例中，吊载工况可以分为两大类，一类是起重弯矩小于一设定值M1(这时可以认为是小吊载工况)时，塔机强度能够承受(硬抗)突然卸载工况，仅通过移动平衡重就可以改变上装整体弯矩状态，来改善塔机硬抗突然卸载的效果。另一类是当起重弯矩大于设定值M1(这时可以认为是大吊载工况)时，塔身强度不足以硬抗突然卸载工况，这时需要移动平衡重和脱落平衡重等协同作用，避免塔机倾覆。

当吊载弯矩小于M1时，移动平衡重调整正常吊载工况时上装弯矩尽量前倾(假定塔身硬扛前倾(即起重臂侧)弯矩的极限为M2，其中M2＞M1)，使得塔机突然卸载时，前倾弯矩能够与突然卸载的冲击弯矩抵消，达到改善硬扛突然卸载工况的效果。

当吊载弯矩大于M1时，可以如上实施例所述的确定移动平衡重的目标位置(第一目标位置)。

鉴于此，在本申请实施例中，控制方法还可以包括：

将吊载弯矩与设定弯矩进行比较；

如果吊载弯矩小于设定弯矩，则根据吊载弯矩确定第二目标位置；以及

控制移动平衡重移动到第二目标位置；

其中，当移动平衡重位于第二目标位置时，在塔式起重机吊起吊装物的情况下，上装的第二弯矩位于起重臂侧。

在本申请实施例中，可以根据塔式起重机能承受的最大弯矩来确定(设计)第二弯矩。例如，第二弯矩可以不超过最大弯矩。在一示例中，第二弯矩的范围可以为最大弯矩的50％至95％。

在本申请实施例中，当第二弯矩快接近最大弯矩时，处于安全性考虑，可以限制变幅小车向外变幅从而增大第二弯矩。具体地，控制方法还可以包括：

在第二弯矩超过预设弯矩阈值的情况下，禁止变幅小车向起重臂的远端变幅。

在一示例中，预设弯矩阈值可以是最大弯矩的90％。

在本申请实施例中，如果吊载弯矩等于设定弯矩，则可以与小于设定弯矩的情况做同样的处理，或者与大于设定弯矩的情况做同样的处理。

在确定了移动平衡重的目标位置(例如，第一目标位置、第二目标位置)之后，可以控制移动平衡重移动到目标位置。

具体地，在本申请实施例中，上装可以设置有驱动机构，用于驱动移动平衡重沿导轨移动。在一示例中，驱动机构可以包括电机、减速机、制动器、卷筒以及滑轮组。电机可以包括例如步进电机或伺服电机。电机可以通过减速机与卷筒连接，用于驱动卷筒转动。卷筒上可以卷绕有拉绳，拉绳的一端可以连接到移动平衡重的一侧，另一端可以穿过滑轮组与移动平衡重的另一侧连接。制动器用于对卷筒进行制动(减速或停机)。通过电机驱动卷筒正转或反转来实现移动平衡重在导轨上的往复运动。

在确定目标位置(例如，第一目标位置、第二目标位置)后，可以确定移动平衡重(例如从初始位置)移动至目标位置所要移动的距离，控制驱动机构驱动移动平衡重沿导轨移动该距离，移动平衡重即到达目标位置。以电机为步进电机为例，(例如，处理器)在确定移动平衡重移动至目标位置所要移动的距离后，可以将该距离转换成步进电机要运行的角位移，向电机输出对应的控制信号以驱动电机转动该角位移。在一示例中，可以设置位置传感器(例如编码器或测距传感器)来检测移动平衡重移动的距离，以对移动平衡重的移动进行闭环控制。

相应地，在本申请实施例中，提供一种处理器，被配置成执行上述任意实施例的用于塔式起重机的控制方法。

在一种应用场景中，上述实施例的控制方法可以由塔式起重机的塔机控制器来执行。在另一些应用场景中，上述实施例的控制方法可以由塔机控制器以外的实体来执行。在一示例中，控制方法可以由独立的处理器执行。在这种情况下，处理器可以(例如通过通信模块)与塔机控制器通信。在移动平衡重移动至目标位置后，处理器可以向塔机控制器发送允许起吊操作的信号，塔机控制器接收到该信号后可以发出允许起吊操作的提醒(例如，通过声、光等方式，或者在塔机司机室内的显示屏上显示相应信息)。在一种可能的应用中，处理器可以集成到驱动机构，或者可以是驱动机构的电机控制器。

图3示意性示出了根据本申请实施例的用于塔式起重机的控制装置的示意框图。如图3所示，在本申请实施例中，提供一种用于塔式起重机的控制装置，塔式起重机可以包括铰接的塔身和上装，上装可以包括平衡臂、起重臂、固定平衡重以及移动平衡重，固定平衡重可以固定在平衡臂侧，上装设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨，移动平衡重能够沿导轨移动，控制装置可以包括：

驱动机构312，用于驱动移动平衡重沿导轨移动，以及

上述任意实施例的处理器314。

图4A-图4E示意性示出了根据本申请实施例的驱动机构的示意框图。如图4A-图4E所示，具体地，在本申请具体的实施例中，上装可以包括设置在移动平衡重4上且与导轨配合移动的导向轮41。

在本申请实施例中，上装可以为桁架结构，桁架结构包括上下布置的上部桁架架构和下部桁架结构，上部桁架架构内形成有供移动平衡重4移动的通道，且上部桁架架构包括两根平行布置的上弦杆51，上弦杆51底部为下盖板52，两个下盖板52向内伸出的翼缘板形成为导轨，导向轮41对称布置在移动平衡重4的左右两侧。

在本申请实施例中，上部桁架架构和下部桁架结构之间通过销轴53连接。

在本申请实施例中，驱动机构312可以包括卷扬机6、第一滑轮组和第二滑轮组，第一滑轮组安装在起重臂1上，第二滑轮组安装在平衡臂2上，卷扬机6通过一根牵引绳绕过第一滑轮组与移动平衡重4的一端连接，且卷扬机6通过另一根牵引绳绕过第二滑轮组与移动平衡重4的另一端连接，以能够使卷扬机6卷收一根牵引绳的同时同步释放另一根牵引绳，从而驱动移动平衡重4移动。

在本申请实施例中，第一滑轮组包括第一滑轮71和第二滑轮72，第一滑轮71安装在起重臂1的上部桁架架构顶部的内表面上，第二滑轮72安装在该上部桁架架构和对应的下部桁架结构之间的销轴53上，一根牵引绳的一端与卷扬机6连接，其另一端依次绕过第二滑轮72和第一滑轮71与移动平衡重4的一端连接；第二滑轮组包括第三滑轮73和第四滑轮74，第三滑轮73安装在平衡臂2的上部桁架架构顶部的内表面上，第四滑轮74安装在位于该上部桁架架构和对应的下部桁架结构之间的销轴53上，另一根牵引绳的一端与卷扬机6连接，其另一端依次绕过第四滑轮74和第三滑轮73与移动平衡重4的另一端连接。

在本申请实施例中，移动平衡重4的前另一端分别设置有用于与牵引绳连接的安装座42。

在本申请实施例中，下部桁架结构内设置有斜撑杆54。

在本申请实施例中，卷扬机6可以包括电机、减速机、制动器以及卷筒。电机可以包括例如步进电机或伺服电机。电机可以通过减速机与卷筒连接，用于驱动卷筒转动。卷筒上可以卷绕有牵引绳，牵引绳如上所述与移动平衡重4连接。制动器用于对卷筒进行制动(减速或停机)。通过电机驱动卷筒正转或反转来实现移动平衡重在导轨上的往复运动以及通过控制电机的转速可以控制移动平衡重4的移动速度。

在本申请较佳实施例中，控制装置还可以包括：位置检测设备316，用于检测移动平衡重的位置。

具体地，位置检测设备可以使用多种形式来实现。在一示例中，位置检测设备可以包括编码器，编码器的示例可以包括但不限于绝对值编码器和增量编码器。编码器可以被配置成检测电机或减速机的角位移(例如，旋转圈数)，根据电机或减速机的角位移确定卷筒的角位移，以此确定卷筒收绳或放绳的长度。可替换地，编码器可以被配置成检测卷筒的角位移，以此确定卷筒收绳或放绳的长度。根据该长度可以确定移动平衡重移动的距离(例如相对于初始位置)，以此来确定移动平衡重的位置。在另一示例中，位置检测设备可以包括测距传感器(例如，激光测距传感器)。测距传感器可以设置在合适的位置，例如导轨的任一端点处。通过测距传感器可以检测移动平衡重相对于测距传感器的距离，以此来确定移动平衡重的位置。在一示例中，编码器或测距传感器还可以用于检测移动平衡重移动的速度。

在本申请实施例中，控制装置还可以包括变幅幅度检测设备318(例如，编码器、拉线传感器等)，用于检测变幅小车的变幅幅度。

在本申请实施例中，提供一种塔式起重机，可以包括：

塔身；

上装，与所述塔身铰接，上装包括：

平衡臂，设置有固定平衡重；

起重臂；以及

移动平衡重，上装设置有从平衡臂侧延伸至起重臂侧的导轨，移动平衡重能够沿导轨移动；

上述任意实施例的用于塔式起重机的控制装置。

在该实施例中，控制装置的处理器可以是为塔机控制器。

图5示意性示出了根据本申请实施例中的塔机突然卸载时上装处于上扬状态，其中示出平衡重脱落机构。如图5所示，平衡重脱落机构包括牵引绳51、拉杆52、平衡重支座53、平衡重支座铰点54及拉杆架铰点55，可脱落平衡重5安装在平衡臂3的安装位，通过销轴将可脱落平衡重5卡扣在平衡臂3的安装位内，当上装上扬时，牵引绳51绕过拉杆架铰点55拉动拉杆52，拉杆52拉动平衡重支座53绕衡重支座铰点54转动，平衡重支座53拉动销轴，当上装转动到一定角度时，可以将该角度设为第二角度，即在上装的旋转角度达到第二角度的情况下，将销轴从可脱落平衡重5中抽出，从而平衡重脱落机构解除对可脱落平衡重5的锁止，使可脱落平衡重5从平衡臂3脱落。上装继续旋转，在旋转角度达到第一角度(此时上装的转动速度约为0)时，上扬锁止机构7将上装锁止，使其不再转动，其中，第一角度大于第二角度。

当然，平衡重脱落机构不局限于上述具体结构，也可以采用其它结构形式，例如，可以采用电磁吸附的方式，具体地，在平衡臂3上设置电磁铁，通过电磁铁将可脱落平衡重5吸附在平衡臂3上，在断电的情况下，电磁铁失去磁性，使可脱落平衡重5从平衡臂3脱落；或者，在平衡臂3上设置电磁阀，电磁阀控制油缸的伸缩，油缸的活塞杆于销轴连接，销轴穿过平衡臂3上的结构插入到可脱落平衡重5中，在活塞杆缩回油缸时，带动销轴从可脱落平衡重5抽出，从而解除对可脱落平衡重5的锁止，使可脱落平衡重5从平衡臂3脱落。

在本申请实施例中，塔式起重机可以固定式塔式起重机和行走式塔式起重机，行走式塔式起重机可以包括履带式塔式起重机。

在本申请实施例中，提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器实现上述任意实施例的用于塔式起重机的控制方法。

通过本申请实施例的上述方案，根据至少吊载弯矩确定移动平衡重的目标位置，将移动平衡重移动到目标位置，在塔式起重机发生突然卸载时，在固定平衡重脱落后上装弯矩使得起重臂有向下转动的趋向，以抑制起重臂上扬，达到吸收动能的目的。另外，在正常吊载时，上装弯矩也使得起重臂有向下转动的趋向，保证正常吊载时，上装不会上扬。由此可以提升塔式起重机的突然卸载抗倾覆能力，这在履带式塔机的应用中尤为重要。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商品或者设备不仅包括那些要素，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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种用于塔式起重机的控制方法，其特征在于，塔式起重机包括铰接的塔身和上装，所述上装包括平衡臂、起重臂、固定平衡重以及移动平衡重，所述固定平衡重固定在所述平衡臂侧，所述上装设置有从所述平衡臂侧延伸至所述起重臂侧的导轨，所述移动平衡重能够沿所述导轨移动，所述控制方法包括：

确定所述塔式起重机的吊载弯矩；

根据至少所述吊载弯矩确定所述移动平衡重的第一目标位置；以及

控制所述移动平衡重移动到所述第一目标位置；

其中，当所述移动平衡重位于所述第一目标位置时，在所述塔式起重机突发卸载的情况下，在所述固定平衡重的至少一部分脱落之后，所述上装的第一弯矩相对于所述上装与所述塔身的铰接点使得所述起重臂有向下转动的趋向。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定所述塔式起重机的吊载弯矩包括：

获取吊装物的重量和起吊位置；

根据所述吊装物的重量和所述起吊位置确定所述塔式起重机的吊载弯矩。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述铰接点位于所述平衡臂侧。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述移动平衡重位于所述第一目标位置时，在所述塔式起重机吊起所述吊装物的情况下，所述第一弯矩相对于所述铰接点使得所述起重臂有向下转动的趋向。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

将所述吊载弯矩与设定弯矩进行比较；

所述根据至少所述吊载弯矩确定所述移动平衡重的第一目标位置包括：在所述吊载弯矩大于所述设定弯矩的情况下，根据至少所述吊载弯矩确定所述移动平衡重的第一目标位置。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：

如果所述吊载弯矩小于所述设定弯矩，则根据所述吊载弯矩确定第二目标位置；以及

控制所述移动平衡重移动到所述第二目标位置；

其中，当所述移动平衡重位于所述第二目标位置时，在所述塔式起重机吊起所述吊装物的情况下，所述上装的第二弯矩位于所述起重臂侧。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述起重臂上设置有沿所述起重臂移动的变幅小车，所述控制方法还包括：

在所述第二弯矩超过预设弯矩阈值的情况下，禁止所述变幅小车向所述起重臂的远端变幅。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述吊载弯矩确定所述移动平衡重的第一目标位置包括：

将至少所述吊载弯矩输入到预先确定的位置确定模型，以得到所述第一目标位置。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述位置确定模型通过以下步骤得到：

获取针对所述塔式起重机的仿真数据，其中所述仿真数据包括吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者以及与吊载弯矩对应的移动平衡重最优位置；

将吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者作为自变量，移动平衡重最优位置作为因变量，进行数据拟合；

如果拟合的数据分布成线性或规律分布，则获得拟合函数，以得到所述位置确定模型；

如果拟合的数据分布成非线性映射关系，则使用神经网络对所述仿真数据进行拟合，以得到所述位置确定模型；

将输入到所述位置确定模型的吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者与所述位置确定模型输出的移动平衡重的位置输入到所述塔机控制器的仿真模型，以对所述位置确定模型进行校核；

如果所述位置确定模型无法通过校核，则根据所述仿真数据形成吊载重量、吊载力臂、吊载弯矩中的至少两者与移动平衡重位置的映射表，根据所述映射表和插值函数得到所述位置确定模型。

10.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至9中任意一项所述的用于塔式起重机的控制方法。

11.一种用于塔式起重机的控制装置，其特征在于，塔式起重机包括铰接的塔身和上装，所述上装包括平衡臂、起重臂、固定平衡重以及移动平衡重，所述固定平衡重固定在所述平衡臂侧，所述上装设置有从所述平衡臂侧延伸至所述起重臂侧的导轨，所述移动平衡重能够沿所述导轨移动，所述控制装置包括：

驱动机构，用于驱动所述移动平衡重沿所述导轨移动，以及

根据权利要求10所述的处理器。

12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，还包括：

位置检测设备，用于检测所述移动平衡重的位置。

13.一种塔式起重机，其特征在于，包括：

塔身；

上装，与所述塔身铰接，所述上装包括：

平衡臂，设置有固定平衡重；

起重臂；以及

移动平衡重，所述上装设置有从所述平衡臂侧延伸至所述起重臂侧的导轨，所述移动平衡重能够沿所述导轨移动；

根据权利要求11或12所述的用于塔式起重机的控制装置。

14.根据权利要求13所述的塔式起重机，其特征在于，所述塔式起重机包括履带式塔式起重机。

15.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令在被处理器执行时使得所述处理器实现根据权利要求1至9中任意一项所述的用于塔式起重机的控制方法。

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