CN1826283A - 控制起重机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制起重机的方法，该方法包括比较由起重机控制系统给出的速度请求(Vref)与先前的速度请求，并如果速度请求有改变，则形成并存储用于相应的速度改变的加速度序列，对由特定时间存储的加速度序列定义的速度改变求和，并把获得的和(dV)添加到先前的速度请求，以实现一个新的速度请求(Vref2)，其设置为用于起重机驱动器(11，12)的新的控制和速度请求，并在每一程序循环每一选择的序列决定的时间进行由求和的加速度序列定义的某些速度改变，且其余的速度改变延迟进行，以便在多个程序循环上读取并求和要延迟进行的存储的序列部分。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制起重机的一种方法，该方法包括从起重机控制系统到起重机驱动器给出速度请求作为控制序列，并在控制系统中读取并存储该速度请求，从而每一速度请求与先前的速度请求比较，并如果该速度请求被改变，则形成并存储对于对应的的速度改变的一个加速度序列，此后不论速度请求有何改变，在特定的时间对由存储的加速度序列定义的速度改变求和，并把获得的和添加到先前的速度请求以实现一个新的速度请求，该请求对于起重机驱动器设置为一个新的控制和速度请求，并由在每一程序循环每一选择的序列决定的时间执行求和的加速度序列定义的某些速度改变，即控制步骤(采样间隔)，并延迟执行其余的改变。
背景技术
以上的方法在Finnish Patent 89155中公开。使用这一方法能够有效地防止系于起重机的负荷不希望的摆动，当起重机被控制且转移负荷时防止其干扰起重机的使用和可操作性。该方法以一种特定的方式对消除在负荷加速之后摆动发生的不同的控制序列求和，改进了起重机控制系统的性能。使用这一方法，能够在任何时候随机地改变形成加速度目标的最终速度，而且在实际速度改变序列期间，不发生不希望的负荷摆动地实现一个新的理想的最终速度。
根据先有技术，防止负荷摆动的一种控制一般包括两个加速度序列，其时间差是负荷振荡时间的一半。另一个可易于定义的控制由三个大小相同但不同方向的加速序列组成，第一序列是正的，第二序列是负的，且第三序列是正的，由此序列之间的时间等于负荷振荡时间的六分之一。在Finnish Patent 89155的方法中，这些防止负荷摆动的控制序列可能彼此不同，并可以定义它们无限的量。重要的是，当对由它们定义的加速度求和时，实现防止摆动的控制。当以实现所需速度改变这样的方式选择加速度和时，就实现了一种控制，其中产生所需的起重机最终速度而没有摆动。
US Patent 5 526 946公开了同一主题的一种应用，从而只要速度的基准值改变，执行该速度的一半，且另一半存储在一个表中，其中其执行被延迟一半的负荷振荡时间。这是根据Finnish Patent 89155方法的优选实施例并在计算机计算中使用。
当在每一程序循环即控制步骤计算防止摆动的一个新的控制时，并另一方面，在每一程序循环更新表中存储的控制，并还计算由它们形成的控制，这就将有计算的问题。当计算被加速时，表的大小变得更大且必须在每一程序循环进行更多的计算，因为表的大小是基于振荡时间与控制步骤之间的关系定义的。当控制步骤降低时，例如从100毫秒降低到10毫秒，计算的数目将达十倍。在负荷悬臂变长时，被存储的元件数将进而增加。降低控制步骤是有道理的，因为这缩短了反应延迟，这样就对起重机驱动器提供了更好的驱动控制。
用来控制起重机横动马达速度的电动驱动器由一个微处理器控制，且它们的程序持续时间短达2到5毫秒。至于技术上的实现，最好也在同一时间平面计算防止摆动的速度请求。从以上可见，在控制步骤变得较小时，存储容量和计算数目快速增加。在某些情形下，例如当使用控制横动马达转速达到驱动器时，这使得更难以计算防止摆动。
发明内容
本发明的目的是消除这些缺陷。该目标是通过本发明的一种方法实现的，其特征在于，最好是在比所述控制步骤长许多倍的时间间隔，读取并求和在多个程序循环上延迟进行的存储的序列部分。
虽然使用短控制步骤的控制计算由于利于系统的响应时间，但负荷的摆动如此之慢，以致实际上例如使用4米的悬臂，要使用大约100毫秒的控制步骤实现精确度足够的摆动控制。本发明的方法采用通过以Finnish Patent 89155中所述的方式结合防止摆动的控制，计算防止负荷摆动的控制，但其方式使得对应于驾驶者速度请求所测量的改变的序列的第一部分总是立即进行，例如在每5毫秒的采样间隔，但作为要延迟进行的列表序列部分在较长的时间间隔计算，例如100毫秒的间隔。
本发明的方法显著减少了对于衰减负荷摆动不必要的计算数目，并同时明显改进了起重机的控制。这样，避免了与控制系统的计算单元的计算速率和存储容量相关的问题。
附图说明
现在将参照附图更为详细地说明本发明，其中
图1示意表示一个起重机；
图2表示作为控制序列作用的速度序列；
图3示出起重机控制的流程图。
具体实施方式
本发明的方法以图1简化的高架起重机1示出，但被提升的负荷可能振荡的任何其它的起重机也是可适用的。
根据图1的高架起重机1的台车2配置在沿桥梁3运动，该桥梁可沿配置在桥梁3末端垂直于台车2运动的梁4和5运动。提升绳索6悬挂于台车2，绳索的末端有一提升元件7，这种情形下是一个提升钩。被提升的负荷8借助于提升带7a系于提升钩7。每一个不同的提升高度li(i＝1，2，...)具有提升高度li的特别的振荡时间T，从而负荷8的振荡时间可通过以下公式获得：
T＝2π(li/g)1/2，其中g＝重力加速度
起重机1以起重机控制系统9借助于不同的控制序列10控制，该控制一个简单的例子示于图2。图2的控制序列10是一个速度向量v(t)，其表示为时间t的函数。控制序列10目的是要控制台车2的驱动器11或支撑台车2的桥梁3的驱动器12。这些驱动器一般是带有频率转换器的电动机驱动器。
图3示出一流程图，表示控制起重机并形成本发明基础的方法。起重机1的使用者从控制系统9作为控制序列10向起重机1的驱动器11，12给出速度请求Vref。速度请求Vref被读取并存储在控制系统9中，此后每一速度请求Vref与先前的速度请求进行比较，并如果速度请求Vref被改变，则形成并存储用于对应的的速度改变的加速度序列(或者是加号或者是减号)，此后不论速度请求Vref是否改变，对由在特定时间存储的加速度序列定义的速度改变求和，并把获得的和dV添加到先前的速度请求Vref，以实现一个新的速度请求Vref2，其设置为用于起重机驱动器的新的控制和速度请求Vref2。通过求和的加速度序列定义的某些速度改变在每一序列规定的时间进行，且它们其余的改变延迟进行。在Finnish Patent 89155中更为详细的说明了上述方法，其细节诸如本来已知的速度或加速度求和不再详述，但例如参考上述专利。
在本发明以一个优选实现方式的应用中，以5ms的控制步骤读取由驾驶者给出的速度目标值Vref，并在100ms即比先前慢20倍的时间平面中读取存储器中的速度请求。每当速度目标值Vref改变时，就形成实现对应的速度改变并防止负荷摆动的速度序列，并执行其第一部分。来自20个程序循环的其它部分加在一起，并作为防止负荷摆动的速度序列的一部分存储在表中，该部分对应于在20个程序循环期间即在100毫秒发生的速度改变。对应地，表在100ms期间即二十倍的5ms被一次掠过。在本发明一个优选的技术实施例中，改进控制可这样进行，即通过把例子中在100ms间隔计算的这一速度改变除以根据例子的5ms的控制步骤，将其划分为20个部分，其每一部分添加到下一个二十个5ms控制步骤期间的速度请求。
最好限制速度实际值的改变，使得对于先前的改变，这改变不大于以使用的控制步骤计算的不超过对于加速度或减速度最大设置值的速度改变。在技术上一个优选的实施例，这些阈值在计算过程期间能够自由改变。此外，能够限制速度实际值的所述改变，使得如果基于表计算的并延迟执行的防止摆动的请求部分会超过预定的所速度改变，则适应性修改新的控制，使得以该控制步骤实现的控制不超过设置的限制。
如果基于表计算的并延迟执行的速度请求的改变或者单独执行，或者与基于驾驶者速度请求被计算的速度序列的第一部分一同执行，其具有大于设置的最大运动速度的速度，则在本发明技术上优选的实施例中修改新的速度请求，使得速度将不会被超过。
此外，在本发明技术上优选的实施例中，如果起重机传送驱动器的负荷变得很大而使不能产生足够的动力以执行所请求的速度改变，则新的序列量值可在其形成期间改变。这样可对速度请求作适应性修改并防止超负荷，同时保持防止负荷摆动的控制的动力。
在本发明优选的实施例中，在存储了先前控制序列的延迟部分的表中被掠过，使得如果所使用的控制步骤为D，且存储的序列较长的处理间隔为n*D而表的大小为L，则某些表在快速控制步骤的某些或所有周期中被掠过，使得表的所有L行在一个完整的处理间隔n*D被处理。表的大小和n可以变化。
延迟执行的序列部分可存储在两元件的表中，例如其中速度改变在第一元件中定义，而在第二元件中定义一个时间，在该时间之后延迟执行的速度改变或多个改变被添加到速度请求。
执行改变之后的时间表示为一个数字并这样定义，例如使得Tsp表示负荷8完整的振荡周期。每当表的元件被处理时，从以下公式获得表示过去的时间的数字Tstep：
Tstep＝Tstep+D/T*Tsp，
其中D＝控制步骤(采样区间)，且
T＝负荷8的振荡时间
当一个新的序列存储在表中时，表示过去的时间Tstep的表的部分设置为零。每当表被掠过时，使用以上公式计算并描述对于负荷完整的振荡时间T在采用区间D期间经过的时间的数字，被添加到描述经过的时间Tstep的表的行。当元件的值达到表示存储的速度改变要被延迟的完整的振荡周期Tsp部分的数字时，进行这一速度控制，且表的这些元件设置为零。
如果存储的序列需要多个延迟控制，则当已执行了序列最后的部分时，发生到零的调节。如果使用两步骤的控制，则当处理过去的时间的元件的值达到或超过值Tsp/2时，执行延迟的速度改变。
加速度在这里应当理解为即可以正又可以负，换言之理解为在其字面意义上的加速度以及作为相反的减速度效果。
以上的说明只是示例说明本发明的基本思想。因而业内专业人员在所附权利要求之内能够以各种替代的方式实现本发明。
Claims (5)
1.一种控制起重机的方法，该方法包括给出作为从起重机(1)控制系统(9)到起重机驱动器(11，12)的控制序列(10)的速度请求，并在控制系统中读取和存储该速度请求(Vref)，从而
每一速度请求(Vref)与先前的速度请求比较，如果速度请求改变，则形成并存储用于相应的速度改变的加速度序列，此后不论速度请求是否改变，
对由存储的加速度序列在特定的时间定义的速度改变求和，并把获得的和(dV)添加到先前的速度请求，以实现一个新的速度请求(Vref2)，该速度请求被设置为新的控制和用于起重机驱动器(11，12)的速度请求，以及
在每一程序循环即控制步骤(采样间隔)的每一选择的序列定义的时间，进行由加速度序列的和定义的某些速度改变，并对它们中其余的进行延迟执行，
其特征在于，在多个程序循环上读取并求和要延迟执行的存储的序列部分。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，在比所述控制步骤长许多倍的一个时间间隔读取并求和要延迟执行的存储的序列部分。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，要执行的存储的序列部分的读取并求和的间隔可以改变。
4.如以上任何权利要求之一所述的方法，其特征在于，在一个两元件表中存储要延迟执行的序列部分，其中在第一元件定义速度改变，并在第二元件定义一个时间，在该时间之后延迟执行的速度改变或多个改变被添加到速度请求。
5.如以上任何权利要求之一所述的方法，其特征在于，限制速度实际值的改变，使得相对于先前的改变，这改变最多可能是以使用的控制步骤计算的最多等于对于加速度或减速度的最大设置值的一个速度改变。
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