CN1313353C - 起重机的装载控制方法以及装载控制装置 - Google Patents

Abstract

一种起重机的装载控制方法和装载控制装置，其即使在吊绳的台车位置因机体变形、摆动而变化的情况下以及在不把吊绳系统当作单摆运动的情况下，也能够高精度进行落放，且缩短落放所需时间。该方法通过预测吊具的水平位置的周期性位移，在周期性位移的摆幅成为最大的时刻，控制所述吊具的下降速度以使所述吊具或夹持在所述吊具上的吊挂载荷(吊挂集装箱Ca)落放在装载目标位置(吊挂集装箱Cb)上，进行吊具或吊挂载荷的落放。

Description

起重机的装载控制方法以及装载控制装置

                         技术领域

本发明涉及起重机的装载控制方法以及装载控制装置，特别是涉及这样的起重机的装载控制方法以及装载控制装置，该方法和装置对以起重机的吊具为目标进行定位，落放装载，或把夹持在吊具上的吊挂载荷为目标的进行定位装载。

                         背景技术

对集装箱进行层装的装载用起重机(集装箱转运起重机。后面称转运起重机)是其典型的设备，能够对着预定目标对吊具或夹持在吊具上的吊挂载荷进行定位，吊具或落放装载吊挂载荷的起重机具有沿起重机机体的梁水平方向移动的台车(横动台车)，支承吊挂载荷的吊具通过吊绳从横动台车吊挂下来，通过安放在台车上或起重机上适当位置处的提升装置卷绕、放开吊绳升降吊具。

在对着预定目标对吊具或夹持在吊具上的吊挂载荷进行定位，对吊具或吊挂载荷进行落放、装载时，在落放装载时必须进行控制以使吊具或夹持在吊具上的吊挂载荷与目标位置不产生水平偏移。作为进行这种落放控制的技术，已在特开平10-120362号公报中披露。

在特开平10-120362号公报中所示的落放控制装置通过检测器测量吊挂载荷在水平方向的各个时刻的摆动量，利用通过摆动量的时间变化运算出的吊挂载荷摆动速度，在假定吊挂载荷的水平运动为单摆的正弦波运动的基础上预测运算将来的水平位置。这样运算出的吊具的将来位置若与目标位置一致，则结合预测的定时来控制吊具的下降速度，从而进行使吊挂载荷到达正确目标位置的控制。

如前所述、在特开平10-120362号公报中所示的落放控制装置假定作为预测吊挂载荷的将来水平位置的模型为吊点固定的单摆。另外，在特开平10-120362号公报中所示的落放控制装置中，在进行落放控制期间，台车在某一位置处，不会参与吊挂载荷的水平方向位置控制。

然而，由特开平10-120362号公报披露的落放控制装置中把由绳索和吊挂载荷构成的系统用单摆模型进行近似的方法在认为是起重机机体刚性很强、牢固地固定了台车上吊绳的吊点的情况下没有问题，但是在起重机机体刚性较差，不把台车上的绳索的支承点作为固定点的情况下，若以单纯的单摆模型近似吊挂载荷和绳索系统的运动时，则会使将来的吊挂位置预测值产生较大的误差，从而在落放时，在吊挂载荷与下方载荷的水平方向相对位置会产生不允许的偏差。在作为研究对象的起重机为具有较高支柱的门形起重机或轮式行走型起重机的情况下，由支柱结构的变形或轮胎变形产生的台车位置的变化较大，不能忽视。

另外，由于在支承吊挂载荷的绳索上，附设带有倾斜设置的辅助绳索等，以便对吊挂载荷施加水平方向的力而获得止摆效果，因此在假定单纯的单摆模型的情况下，在预测吊挂载荷位置时会出现较大误差。

另外，在特开平10-120362号公报中所示的落放控制中，虽然，在固定了台车位置，即支承吊挂载荷的绳索的支点位置的条件下，控制吊挂载荷的下降定时，以使其与吊挂载荷的水平方向位置对着目标位置在允许范围内的时刻一致，但是在台车位置和成为落放目标的地面上的集装箱位置之间具有较大水平偏差时，必须同时进行台车位置的修正。但是，伴随台车的位置修正会产生新的吊具的水平运动，因此必然会对预测前述吊具的将来位置产生影响，结果落放控制中所需的时间加长。

                         发明内容

本发明是为解决上述问题而开发的，以即使在机体结构刚性较低的起重机或轮式行走型起重机那样的在吊绳的台车位置因机体变形、摆动而变化的情况下以及不把吊绳系统当成单摆运动的情况下，也能够高精度地进行落放，且实现可缩短落放所需时间的落放、装载控制为目的，并提供能够实现高效率起重机自动化，并通过减轻起重机驾驶者的劳动来提高装卸效率的落放、装载控制方法以及装载控制装置。

为了达到上述目的，本发明第一方面的起重机的装载控制方法包括：在水平方向移动的台车；吊具，其由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开实现升降。该方法通过预测所述吊具水平位置的周期性位移，控制所述吊具的下降速度，进行吊具或吊挂载荷的落放，在所述周期性位移的摆幅成为最大的时刻，使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

根据本发明，在将集装箱吊挂在吊具上的状态下预测吊具的横向摆动，在吊具的水平位置的周期性位移摆幅达到最大时刻，即在吊具的摆动速度为零的吊具横向摆动最大时刻进行落放。

另外，本发明第二方面的起重机的装载控制方法包括：在水平方向移动的台车；吊具，其由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开实现升降。该方法包括以下工序：吊挂载荷位置控制工序，其预测所述吊具水平位置的周期性位移，把以与所述周期性位移的最大摆幅相当量相对装载目标位置偏移的位置作为台车停止位置，给所述台车定位并使其停止；吊挂载荷下降速度控制工序，其控制所述吊具的下降速度，进行吊具或吊挂载荷的落放，在所述预测的吊具水平位置的周期性位移的摆幅成为最大的时刻，使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

根据本发明，在将集装箱吊挂在吊具上的状态下预测吊具的横向摆动，在吊具的水平位置的周期性位移的摆幅达到最大时刻，即在吊具的摆动速度为零的吊具横向摆动最大时刻进行落放。另外，以预测的落放时的前述吊具的横向摆动量把对着目标集装箱的偏移的位置作为台车停止位置给台车定位并使其停止，由此使上下集装箱的水平偏差控制在允许值内。

本发明第三方面的起重机的装载控制方法是在本发明第一方面或第三方面所述的起重机的装载控制方法中，检测或运算台车的移动位置、台车的移动速度、吊具的水平位置位移量、吊具的水平位置位移速度、台车的速度指令、吊具的提升高度、吊挂载荷重量等数据，对于这些数据中的至少一个或这些数据的组合，通过由与起重机构造、台车的驱动机构以及控制、吊绳等的吊挂载荷的水平位置位移等相关的要素中的至少一个要素或这些要素的组合构成的模拟模型来预测运算所述吊具的水平位置位移。

根据本发明，由于通过由与起重机结构、台车驱动机械以及控制、吊绳等吊挂载荷的水平位置位移等相关的要素中的至少一个要素或这些要素的组合构成的模拟模型来进行吊具的水平位置位移的预测运算，因此，无需起重机驾驶者的劳动便可有效地进行使上下集装箱的水平偏差控制在允许值内进行适当的落放。

本发明第四方面的起重机的装载控制装置包括：在水平方向移动的台车；吊具，其由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开实现升降；预测计算装置，其预测所述吊具水平位置的周期性位移；最大时刻运算装置，其运算出所述周期性位移的摆幅成为最大的时刻；吊挂载荷下降速度控制装置，其控制所述吊具的下降速度，进行吊具或吊挂载荷的落放以使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

根据本发明，在将集装箱吊挂在吊具的状态下预测吊具的横向摆动，由于是在吊具的摆动速度为零的吊具横向摆动最大时刻进行落放的，因此，无需等待没有横向摆动便可进行适当的落放。

本发明第五方面的起重机的装载控制装置包括：在水平方向移动的台车；吊具，其由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开实现升降；预测计算装置，其预测所述吊具水平位置的周期性位移；最大摆幅运算装置，其运算出所述周期性位移的最大摆幅；吊挂载荷位置控制装置，其把以与其最大摆幅相当量相对装载目标位置的偏移的位置作为台车的停止位置，将所述台车的定位并使其停止；最大时刻运算装置，其运算出所述水平位置的周期性位移的摆幅成为最大的时刻；吊挂载荷下降速度控制装置，其控制所述吊具的下降速度，进行吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷的落放，以使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

根据本发明，在将集装箱吊挂在吊具上的状态下预测吊具的横向摆动，在吊具的水平位置的周期性位移的摆幅达到最大时刻即在吊具的摆动速度为零的吊具横向摆动最大时刻进行落放。另外，以预测的落放时的前述吊具的横向摆动量把对着目标集装箱的偏移的位置作为台车停止位置给台车的定位并使其停止，由此使上下集装箱的水平偏差控制在允许值内。

本发明第六方面的起重机的装载控制装置在本发明第四方面或第四方面中所述的起重机的装载控制装置中，还包括：运算台车的移动位置的位置运算装置、运算出台车的移动速度的速度运算装置、运算出吊具的水平位置位移量的位移量运算装置、运算出吊具的水平位置位移速度的位移速度运算装置、运算出台车的速度指令的速度指令运算装置、运算出吊具的提升高度的高度运算装置、运算出吊挂载荷重量的荷重运算装置、对于所述移动位置、所述移动速度、所述位移量、所述位移速度、所述速度指令、所述提升高度以及所述荷重中的至少一个，算出由与起重机构造、台车驱动机构以及控制、吊绳吊挂载荷的水平位置位移相关的要素中的至少一个要素构成的模拟模型的模型运算装置，所述预测计算装置通过所述模拟模型来预测运算所述吊具的水平位置位移。

根据本发明，由于通过由与起重机结构、台车驱动机械以及控制、吊绳等吊挂载荷的水平位置位移等相关的要素中的至少一个要素或这些要素的组合构成的模拟模型来进行吊具的水平位置位移的预测运算，因此，无需起重机驾驶者的劳动便可有效地进行使上下集装箱的水平偏差控制在允许值内进行适当的落放。

                      附图说明

图1是关于本发明中的装载控装置的检测落放时的水平位置一致性的说明图；

图2是关于本发明中的装载控装置的运算吊挂载荷位置目标的说明图；

图3是关于本发明中装载控装装置的控制吊挂载荷下降速度以及下降定时的说明图；

图4表示适用本发明的装载控制装置的集装箱起重机的整体结构的立体图；

图5是本发明中装载控制装置的吊具位置控制系统框图；

图6是本发明中装载控制装置的吊挂载荷下降速度框图；

图7是表示本发明装载控装置中预测计算器结构的说明图。

                      具体实施方式

下面，以本发明的概要、本实施例的形态的顺序、参照附图对涉及本发明的起重机的装载控制方法以及装载控制装置进行说明。

本发明的起重机的装载控制方法以及装载控制装置包括：在水平方向移动的台车；吊具，其通过吊绳从台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开而实现升降。在进行吊具或吊挂载荷的落放时，预测吊具水平位置的周期性位移，控制所述吊具的下降速度，在周期性位移的摆幅变成为最大的时刻，使吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷能够落放在装载的目标位置处。

在此，在说明本发明的实施例之前，以“在集装箱场地中，通过转运起重机把夹持在吊具上的集装箱(以后称为吊挂集装箱或吊挂载荷)层装在放置于集装箱场地上规定位置处的集装箱(以后称为对象集装箱)上”的情况为例来示意说明本发明。

转运起重机包括：沿水平方向移动的台车；吊具，其通过吊绳从所述台车上吊下，且通过由装配在提升装置产生的吊绳的卷绕、放开实现升降。

以下的说明，对于使吊具落放在放置于规定位置处的集装箱上的操作以及使吊挂集装箱装载在集装箱装载场所中规定位置处的操作均是适用的。另外，在以下的说明中涉及吊具的描述若无特别的限制，吊具对于夹持集装箱或吊挂载荷的情况以及未夹持集装箱或吊挂载荷的情况均是适用的。同样，涉及吊挂集装箱或吊挂载荷的描述若无特别的限制，吊具即使对于未夹持集装箱或吊挂载荷的情况也是适用的。

在本发明的起重机的装载控制方法中，随时计测吊挂集装箱的当前的水平位置位移(横向摆动)和水平位置位移速度(横向摆动速度)，台车位置及其移动速度、吊挂集装箱高度及其下降速度等，对这些计测值，利用由与该起重机结构(含行驶轮胎)、台车驱动机械装置的工作状况，以及吊绳(含止摆辅助绳)的工作状况等的吊挂集装箱的水平位置位移相关的要素的动态工况等模型化的模拟模型进行吊挂集装箱将来水平位置的预测运算。

通过利用前述吊挂集装箱的水平方向位置位移和水平方向位置的位移速度等的计算值进行的前述预测运算，运算吊挂集装箱的水平方向位置位移从当前时间到达预先设定的摆幅所要的时间。同时，预测运算在装载目标摆幅的吊挂集装箱和对象集装箱的水平位置偏差，若该偏差超出允许值，则需移动台车位置以减少水平位置偏差。台车的移动方向、移动速度、加速度等是通过前述集装箱的结构(含行驶轮胎)，台车驱动机械装置的工作状况以及吊绳(含止摆辅助绳)等的动态工作状况的模型计算出的。

另一方面，计算各个时刻的吊挂集装箱相对于对象集装箱的高度方向位置偏差和吊挂集装箱的下降速度，采用根据这些运算值预测吊挂集装箱落放在对象集装箱上的时间的预测运算装置，控制吊挂集装箱的下降速度以及改变该速度的定时，以使从当前时间到达前述装载目标摆幅的所需时间预测值和吊挂集装箱落放在对象集装箱上的预测时间一致。

虽然上述吊挂集装箱的水平位置预测运算的结果为周期性水平运动，但是在周期性水平位置位移的什么样的摆幅状态下能够落放在对象集装箱上这一问题与落放时的吊挂集装箱与对象集装箱之间的相对位置偏差精度相关。通常，在摆幅为零或摆幅最大时，应进行落放控制以使吊挂集装箱和对象集装箱的水平位置一致。

图1说明了把吊挂集装箱落放在对象集装箱上并使两者水平位置一致的控制时，以摆幅为0和以最大摆幅进行水平位置一致性检测的情况，曲线51表示吊挂集装箱中摆动的水平运动的摆幅的变化。该图中的52表示当前时刻，53对应于该水平运动的摆幅成为最大的时刻，54对应于该摆幅最小的时刻。另外，S51表示从当前时刻变化至最小摆幅的时间，S52表示从当前时刻变化至最大摆幅的时间。

该图中的S53表示在吊挂集装箱的水平运动摆幅为0时、对象集装箱的位置与吊挂集装箱位置的偏差，S54表示对应所述最大摆幅时的对象集装箱位置和吊挂集装箱位置的偏差。即在将检测水平位置一致的摆幅设定为0的情况下，必需进行与S53相当量的吊绳支持点位置调整，而在设定为最大摆幅的情况下，必需进行与S54相当量的吊绳支持点位置调整。

参照附图2以及图3说明以上所述的起重机装载控制方法以及装载控制装置的工作。本发明中起重机的装载控制方法以及装载控制装置由以下四种运算和控制过程构成，即：

1)通过当前的运算数据和起重机工况的动态模型进行的吊挂集装箱的水平方向位置的预测运算；

2)在预先设定的装载目标摆幅，把吊挂集装箱与对象集装箱的水平方向位置偏差控制在允许值内的台车位置的控制；

3)由当前吊挂集装箱高度位置和下降速度进行的落放时间的预测运算；

4)吊挂集装箱下降定时和速度的控制，用于根据吊挂集装箱的位置预测，在达到装载目标摆幅时刻，使吊挂集装箱落放在对象集装箱上。

通过各个时刻的检测数据，平时进行上述过程1)的吊挂集装箱水平位置预测以及过程3)的落放时间预测。

过程2)以及过程4)的控制在吊挂集装箱向对象集装箱下降中的适当的时间进行，进行过程2)以后再进行过程4)。

图2说明了上述过程2)的工作。图2表示了在以装载目标摆幅作为最大摆幅时控制台车位置的动作。在该图中，S61为吊挂集装箱水平方向位置的周期性位移的摆幅的最大值，并由前述吊挂集装箱水平方向的预测运算获得。该图中的S62为不摆动的吊挂集装箱与对象集装箱的水平位置的偏差。因此，必需的台车移动量为S61和S62的差。

可是，若使台车移动前述移动量，则会在吊挂集装箱中产生新的摆动(水平位置位移)，并会产生与此相伴的新的位置偏差。在台车位置控制过程的内部装有起重机的动态工况模型和台车的移动控制模型，并通过这些模型进行伴随台车的移动吊挂集装箱的水平位置预测的模拟，修正对台车驱动控制的规定速度，以对应预测新的吊挂集装箱的摆动使台车移动至适当的位置。

图3说明了对吊挂集装箱的下降定时，下降速度进行控制后，相对于对象集装箱、以允许的水平位置偏差ΔD对吊挂集装箱的进行的落放控制动作。另外，该图表示了在最大摆幅使吊挂集装箱落放在对象集装箱的时刻进行水平位置一致性检测的情况。

该图的Ts为由当前时刻的吊挂集装箱高度位置计测值和下降速度计测值预测的吊挂集装箱落放至对象集装箱上的时间。在Ts后的时刻，通过前述吊挂集装箱的水平位置预测运算数据，吊挂集装箱的水平位置位移不会达到最大摆幅。因此，应设定在吊挂集装箱落放前延迟的时间ΔT，通过延迟仅为所述时间ΔT的落放时间来设定下降速度以在允许的落放定时误差ΔA之间进行落放，并进行对提升装置输出的运算。

另外，允许的落放定时误差ΔA是由将吊挂集装箱装载在对象集装箱上时的允许水平方向偏差ΔD和吊挂集装箱的摆动水平方向位置变化状态确定的。

吊挂集装箱的水平方向位置的预测运算、达到最大摆幅的时间运算及落放所需时间的运算通过吊挂集装箱位置及移动速度、吊挂集装箱高度方向的位置以及下降速度的计测值和起重机的动态工况模型时刻进行，通过其结果能够进行改变吊挂集装箱下降定时及其速度的控制，由此能够实现在允许的水平位置偏差内将吊挂集装箱放置在对象集装箱上的控制。

根据这种控制，可以实现反映起重机机体变形和止摆用辅助绳等影响的高精度的装载，且通过控制台车位置能够使吊挂集装箱与对象集装箱的位置吻合，由此能够在不影响吊绳的摆动周期的情况下缩短装载所要的时间。

另外，在这种集装箱起重机的装载控制中，对于吊挂集装箱的水平位置位移的最大摆幅，若在使吊挂集装箱落放在对象集装箱时刻进行水平位置一致性的检测，则能够进一步提高落放时上下集装箱的水平位置精度。

即由于吊挂集装箱的水平运动为近似正弦波的运动，因此在最大摆幅的相位附近，水平方向速度为0或近似为0。这样在达到由吊挂集装箱水平方向位置预测运算的误差、直到落放的下降时间的预测运算误差或下降控制误差等产生的最大摆幅的定时和吊挂集装箱的落放定时之间产生的误差的影响在以最大摆幅进行两个集装箱水平位置一致性检测的情况下变为最小。即在吊挂集装箱的水平位置位移的摆幅的最大值时，若进行两个集装箱水平位置一致性的检测，则比其它摆幅的情况能够减小吊挂集装箱和对象集装箱之间的水平方向位置偏差。

如上所述，吊挂集装箱的水平位置预测运算、吊挂集装箱的水平位置位移的摆幅达到最大的时间运算、落放所要时间等于达到最大摆幅的时间的吊挂集装箱下降定时和下降速度的控制，以及移动台车位置后在最大摆幅使吊挂集装箱和对象集装箱的水平位置吻合的控制可以至少进行其中的一项或使它们组合。

以上的说明虽然是以台车起重机在梁上水平移动的情况为例说明的，但是不言而喻也可以在将吊挂载荷的绳索支持点固定在起重机机体上，在使起重机机体移动情况下的起重机中使用。在这种情况下，通过机体的移动来代替移动的台车，也能够有与台车移动情况相同的效果。

另外，以上的说明虽然是以适用于集装箱装卸用起重机为例说明的，对于即使装卸其它货物的起重机，在对装载位置堆放货物时以能够检测吊挂载荷和已经放置的载荷位置关系的方式进行装载的情况也同样适用。

下面，以将本发明的装载控制方法以及装载控制装置用于转运起重机的情况作为一实施例进行说明。图4为本实施例的转运起重机的整体结构视图。这种转运起重机作为层装集装箱的轮式桥形起重机，具有通过轮式行走装置11在无轨路面上行驶的门形起重机行驶机体10。在起重机行驶机体10的水平上部梁12上设有沿上部梁12以水平方向移动的横动台车13。

在横动台车13上设有提升装置14，提升装置14通过进行卷绕、放开的吊绳15吊挂集装箱用的吊具16。吊具16能够可离合地支承作为吊挂载荷的集装箱Ca。

图5，图6表示了上述转运起重机的控制系统及本发明的起重机中位置控制装置的一个实施例。转运起重机包括：台车位置检测装置24，其由横向驱动横动滑车13的台车横动电机20和连接在该电机上的旋转编码器等构成；提升高度检测器26，其由驱动提升装置14的提升电机22和连接在该电机上的旋转编码器等构成。

另外，在转运起重机中设有吊具位置检测装置25，其用于检测横动滑车13和吊具16的水平面方向的相对位置(横向摆动)。吊具位置检测装置25固定装配在横动台车13上并具有CCD摄像机25A，该摄像机用于拍摄作为设置在吊具16上的摄像目标的吊具目标标记25B(参见图4)，所述吊具位置检测装置25还能够由CCD摄像机25A的摄像数据(吊具目标标记检测图像信号)检测出吊具16相对于横动台车13的水平面方向的相对位置(横向摆动)。

通过由台车电机驱动装置21、提升电机驱动装置23产生的电力控制分别对台车横动电机20，提升电机22进行驱动控制，这些驱动装置21，23能够由起重机控制装置30分别产生台车速度指令信号和下降速度指令信号。

起重机控制装置30具有预测运算吊具16横向摆动的预测运算器31，吊挂载荷位置控制器32，落放时间运算器33，下降延迟时间确定器34和下降速度确定器35。

在预测运算器31中输入以下参数：通过台车位置检测装置24检测出的台车位置，通过微分器36对所述台车位置信号进行微分所得的台车速度，通过吊具位置检测装置25检测出的吊具16(吊挂集装箱)的摆动位移、通过微分器37对摆动位移信号进行微分所得的摆动速度及吊挂载荷位置控制器32输出的台车的指令，并以这些参数作为变量预测运算在将集装箱Ca挂在吊具16上的状态下的吊具15的水平位置变化(横向摆动)。

在此，参照图7具体说明预测运算器31结构的例子。

在图7中，用编号为31的虚线包围的部分显示了在图5和图6中记载的预测运算器31的内部结构。在图7中所示的预测运算器31的输入信号以及输出信号分别对应于图5和图6中所示的运算器31的输入信号和输出信号。

另外，在图7中预测运算器31由模拟初期值设定部31-1，转运起重机结构、台车驱动、吊绳系统模型31-2(以后称为起重机工况模型)，模拟结果的摆动峰值检测部31-3(以后称为峰值检测部)以及吊具位置控制模型31-4构成。

由于起重机工况模型31-2根据台车速度设定，以由各种检测器输入的台车位置及速度，吊具水平位移(摆动)及位移速度(摆动速度)等的计测值作为初期值，通过模拟吊挂载荷的水平方向位移进行运算，因此，可以使起重机的结构，机械装置，吊绳等的工况模型化。

吊具位置控制模型31-4是模拟在起重机控制装置30中所含的吊挂载荷位置控制器32工况的模型，在该模型31-4中所含的增益常数K1及K2等于图5中的K1(38)以及K2(39)。

组合起重机工况模型31-2和吊具位置控制模型31-4，在以前述台车位置等的检测信号作为初期值控制台车速度的情况下，进行吊挂载荷(集装箱)的位置位移及位置位移的速度以及台车位置的预测模拟。所述模拟结果是从获得前述初期值的时刻到以后所必需的时间、至少是预测吊挂载荷(集装箱)位置达到最大摆幅期间的预测吊挂载荷(集装箱)位置的时间序列数据。另外，其它的模拟结果是前述期间的台车位置变化。

摆动峰值检测部31-3由作为前述模拟结果的预测吊挂载荷(集装箱)位置的时间序列数据检测出最大摆幅，并将其输出。获取作为该输出和模拟结果的台车位置差，形成对于在起重机控制装置30中所含的吊挂载荷位置控制器32的吊挂载荷(集装箱)位置目标值。即在由模拟结果所得的台车位置预测值中，把与通过相同模拟获得的最大摆幅相当的值作为吊挂载荷位置控制器32的设定值。

所述操作在图2中，相当于由(S62-S61)计算的必要台车移动量，吊挂载荷位置控制器32进行控制以使台车上的吊绳支承点位置移动至与最大摆幅相当的偏差位置处。

吊挂载荷位置控制器32输入由上述吊挂载荷位置目标值及吊具位置检测装置25检测出的吊具16(吊挂载荷)的摆动位移和摆动速度，在由定位控制增益设定器38设定位置确定控制增益K1的基础上，进行吊挂载荷定位控制计算，以使横动台车(吊挂载荷)13移动结束的停止位置与上述吊挂载荷位置目标值相一致，在由止摆控制设定器39设定止摆控制增益K2的基础上，使摆动速度变小，进行止摆控制计算，把台车速度指令向台车电机驱动装置21输出。

落放时间运算器33计算由提升高度检测器26检测出的提升高度，并由通过微分器40对所述提升高度进行微分所得的下降速度计算从吊挂载荷控制结束时刻至落放时的时间(落放时间)Ts。

下降延迟时间确定器34在由预测运算器31输入预测吊具位置的时间序列数据的同时，由落放时间运算器33输入落放时间Ts，并且如图所示，由这些数据在吊挂集装箱Ca的水平方向位置位移(横向摆动)成为最大摆幅的时刻确定吊挂集装箱Ca落放在对象集装箱Cb上的吊挂载荷下降延迟时间ΔT。

下降速度驱动器35根据吊挂载荷下降延迟时间ΔT确定下降速度(减速特性)，并向提升电机驱动装置23输出下降速度指令。通过与吊挂载荷下降延迟时间ΔT相关的减速系数设定减速特性，在下降速度控制工序中，将速度降低至落放时的规定下降速度(接近零的最低速度)。

接着，对由具有上述结构的起重机控制装置30进行的集装箱层装作业进行说明。首先，通过预测运算器31，预测计算在吊挂集装箱Ca吊挂在吊具16上的状态下的吊具16的水平方向位置位移(横向摆动)。之后作为吊挂载荷位置控制工序，仅以预测的落放时的吊具16的水平方向位置位移(横向摆动量)S51相对于目标集装箱Cb偏移的位置作为吊挂载荷位置目标值(台车停止位置)，通过吊挂载荷位置控制器32给横动台车13定位并使其停止。另外，在该吊挂载荷位置控制区间，与定位控制一起进行止摆控制。

在吊挂载荷位置控制结束后，横动台车13停止时，接着开始进行下降速度控制工序。在下降速度控制工序中，进行吊具16的下降速度的减速控制，由吊挂载荷位置控制结束时刻(图3的当前时刻)，经过由落放时间运算器33计算的落放时间Ts以及由下降延迟时间确定器34确定的下降延迟时间ΔT后，吊挂集装箱Ca以规定的落放下降速度落放在目标集装箱Cb上。

所述落放定时在以吊挂的下降延迟时间ΔT落放时吊具16的水平方向的位置位移(横向摆动)成为最大摆幅的时刻，使吊具16的吊挂集装箱Ca落放在目标集装箱上。落放时，在以最大摆幅进行上下集装箱水平位置一致性检测时，由于在吊具16的横向摆动成为最大时的横向摆动速度为零，因而，吊挂集装箱Ca会以横向摆动速度为零的速度落放。因此不必等待落放时没有横向摆动，也无需起重机驾驶者的劳动便可在上下集装箱的水平偏差在允许值内更高效地进行适当的落放。

另外，在上述实施例中，虽然由台车位置、台车速度、摆动位移、摆动速度、台车速度指令预测运算了吊具16的横向摆动，但是该预测运算还可加入提升高度的信息和吊挂载荷重量的信息，从而能够以更高精度进行预测运算。

如上所述，按照本发明的起重机的装载控制方法以及装载控制装置，能够预测将集装箱吊挂在吊具上的状态的吊具横向摆动，由于在吊具的摆动速度为零时的吊具横向摆动的最大时刻进行落放，因此不必等待没有横向摆动便能够进行适当的落放。另外，通过仅以预测的落放时前述吊具的横向摆动量相对于目标集装箱偏移的位置作为台车的停止位置对台车进行定位并使其停止，无需起重机驾驶者的劳动便可在上下集装箱的水平偏移在允许值内有效地进行适当的落放，从而能够实现集装箱层装的自动化。

换句话说，在本发明中，即使像机体结构刚性较低的起重机或轮式行驶起重机那样，在吊绳的台车位置因机体变形、摆动而变化的情况下以及不把吊绳系统当成单摆运动的情况下，也能够高精度地进行落放，且实现可缩短落放所需的时间的落放及装载控制。因此，提供了能够实现高效率起重机自动化，并通过减轻起重机驾驶者的劳动来提高装卸效率的落放、装载控制方法以及装载控制装置。

Claims (6)

1、一种起重机的装载控制方法，包括：在水平方向移动的台车；吊具，所述吊具由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开而实现升降，其特征在于：

预测所述吊具水平位置的周期性位移，控制所述吊具的下降速度，进行吊具或吊挂载荷的落放，在所述周期性位移的摆幅成为最大的时刻，使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

2、一种起重机的装载控制方法，包括：在水平方向移动的台车；吊具，所述吊具由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开而实现升降，其特征在于，包括：

吊挂载荷位置控制工序，其预测所述吊具水平位置的周期性位移，把以与所述周期性位移的最大摆幅相当的量相对装载目标位置偏移的位置作为台车停止位置，给所述台车定位并使其停止；

吊挂载荷下降速度控制工序，其控制所述吊具的下降速度，进行吊具或吊挂载荷的落放，在由所述预测的吊具水平位置的周期性位移的摆幅成为最大的时刻，以使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

3、如权利要求1或2所述的起重机的装载控制方法，其特征在于：检测或运算台车的移动位置、台车的移动速度、吊具的水平位置位移量、吊具的水平位置位移速度、台车的速度指令、吊具的提升高度、吊挂载荷重量数据，

对于以上数据中的至少一个或这些数据的组合，利用由与起重机构造、台车的驱动机构以及控制、吊绳吊挂载荷的水平位置位移相关的要素中的至少一个要素或这些要素的组合构成的模拟模型来预测运算所述吊具的水平位置位移。

4、一种起重机的装载控制装置，其特征在于，包括：

在水平方向移动的台车；

吊具，其由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开而实现升降；

预测计算装置，其预测所述吊具水平位置的周期性位移；

最大时刻运算装置，其运算出所述周期性位移的摆幅成为最大的时刻；

吊挂载荷下降速度控制装置，其控制所述吊具的下降速度，进行吊具或吊挂载荷的落放，使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

5、一种起重机的装载控制装置，其特征在于，包括：

在水平方向移动的台车；

吊具，其由吊绳从所述台车上吊下，且通过由提升装置产生的所述吊绳的卷绕、放开而实现升降；

预测计算装置，其预测所述吊具水平位置的周期性位移；

最大摆幅运算装置，其运算出所述周期性位移的最大摆幅；

吊挂载荷位置控制装置，其把以与其最大摆幅相当的量相对装载目标位置偏移的位置作为台车的停止位置，将所述台车定位并使其停止；

最大时刻运算装置，其运算出所述水平位置的周期性位移的摆幅成为最大的时刻；

吊挂载荷下降速度控制装置，其控制所述吊具的下降速度，进行吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷的落放，以使所述吊具或夹持在该吊具上的吊挂载荷落放在装载目标位置上。

6、如权利要求4或5所述的起重机的装载控制装置，其特征在于：还包括：运算出台车的移动位置的位置运算装置、运算出台车的移动速度的速度运算装置、运算出吊具的水平位置位移量的位移量运算装置、运算出吊具的水平位置位移速度的位移速度运算装置、运算出台车的速度指令的速度指令运算装置、运算出吊具的提升高度的高度运算装置、运算出吊挂载荷的重量的荷重运算装置、对于所述移动位置、所述移动速度、所述位移量、所述位移速度、所述速度指令、所述提升高度以及所述荷重中中的至少一个，算出由与起重机结构、台车驱动机构以及控制、吊绳的吊挂载荷的水平位置位移相关的要素中的至少一个构成的模拟模型的模型运算装置，

所述预测计算装置通过所述模拟模型来预测计算所述吊具的水平位置位移。

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