DE102015100669A1 - ANTI-PENDULUM CONTROL PROCEDURE WITH ADJUSTABLE SUPPORT FOR THE TRANSPORT OF AN ANCHORED LOAD - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Bewegung einer schwebenden Last an einem Anschlagpunkt eines Hebezeugs vom Typ Turmkran, wobei der Anschlagpunkt konzipiert ist, um sich mittels Gierbewegung um eine erste vertikale Achse (ZZ') und/oder gemäß einer Vorschubbewegung (T) entlang einer zweiten Achse (XX'), die die besagte Orientierungsachse (ZZ') schneidet, zu bewegen, wobei das Verfahren einen Schritt zur Erfassung eines Geschwindigkeitssollwerts (Vi), dann einen Schritt zum Filtern des Geschwindigkeitssollwerts durch ein virtuelles Modell (Ẋ = AX + BU), das einen Zustandsvektor (X) verwendet, der eine Winkelkomponente eines Pendelns der schwebenden Last und eine Komponente einer Pendelwinkelgeschwindigkeit aufweist, und auf das eine Zustandsregelung (Ui = ki0·Vi – Ki·X) angewandt wird, deren Korrekturverstärkungen (ki1, ki2) in Abhängigkeit von einem selben Typisierungsparameter (Tc) zum Ausdruck gebracht werden, der vom Bediener des Hebezeugs frei eingestellt werden kann.The invention relates to a method for controlling the movement of a suspended load at a lifting point of a tower crane hoist, the lifting point being designed to move by yawing about a first vertical axis (ZZ ') and / or according to a feed movement (T) a second axis (XX ') that intersects said orientation axis (ZZ'), said method comprising a speed setpoint detection step (Vi), then a speed setpoint filtering step by a virtual model (Ẋ = AX + BU) using a state vector (X) having an angular component of pendulum swing and a pendulum angular velocity component, and to which a state control (Ui = ki0 · Vi - Ki · X) is applied whose correction gains (ki1, ki2) in response to a same typing parameter (Tc) freely set by the operator of the hoist lt can be.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den allgemeinen Bereich der Hebezeuge, in der Art von Turmkränen, einen beweglichen Anschlagpunkt in der Art eines Wagens umfassend, an den man eine zu bewegende Last aufhängen kann, sowie auf die Unterstützungsverfahren zur Steuerung solcher Hebezeuge.The present invention relates to the general field of hoists, such as tower cranes, comprising a mobile lifting point such as a trolley to which a load to be moved can be hung, and the support methods for controlling such hoists.
Es ist bereits bekannt, ein Steuerverfahren vorzusehen, welches darauf abzielt, die Amplitude der Pendelschwingungen oder das „Pendeln” zu kontrollieren und insbesondere einzuschränken, denen die schwebende Last bei einer Bewegung des Kranwagens ausgesetzt ist, um die Genauigkeit und die Sicherheit der Transportvorgänge der besagten Last zu verbessern.It is already known to provide a control method which aims to control and, in particular, limit the amplitude of the pendulum oscillations or "pendulum" to which the suspended load is exposed during movement of the crane truck in order to ensure the accuracy and safety of the transport operations of said cranes Load to improve.
Zu diesem Zweck ist es im Besonderen, zum Beispiel durch das Dokument
Auch wenn es ein solches System tatsächlich ermöglicht, das Pendeln einzudämmen, so kann es dennoch bestimmte Nachteile aufweisen.Although such a system actually makes it possible to stem commuting, it may nevertheless have certain disadvantages.
Zunächst reicht die einfache Filterung des Sollwerts durch einen „Loch”-Filter, die bestimmte Resonanzphänomene vermeidet, im Allgemeinen nicht aus, um das Auftreten von Pendelschwingungen zu verhindern, die somit durch eine ergänzende Ansteuerung in einem geschlossenen Regelkreis zu bekämpfen sind.First of all, the simple filtering of the setpoint by a "hole" filter, which avoids certain resonance phenomena, is generally insufficient to prevent the occurrence of pendulum oscillations, which are thus to be combated by a complementary control in a closed loop.
Eine solche Ansteuerung in einem geschlossenen Regelkreis setzt jedoch die Anwendung zahlreicher Sensoren voraus, die beispielsweise dazu bestimmt sind, den reellen Pendelwinkel zu messen, wodurch sich die Komplexität, und somit auch die Kosten, sowie die Gefahr einer Störung des Steuersystems, und im Allgemeinen des Hebezeugs erhöht, das mit einem solchen Steursystem ausgestattet ist.However, such a closed-loop control requires the use of numerous sensors, for example, designed to measure the real pendulum angle, thereby reducing the complexity, and therefore the cost, and the risk of disturbing the control system, and in general the Hoist equipped with such a Steursystem increases.
Darüber hinaus tendieren die Komplexität des von diesem Steuersystem verwendeten Modells, sowie die Menge der zu messenden und zu verarbeitenden Daten dazu, relativ große und kostspielige Mengen an Ressourcen in Bezug auf Berechnungsleistung, Speicher und Energie zu mobilisieren.In addition, the complexity of the model used by this control system, as well as the amount of data to be measured and processed, tend to mobilize relatively large and costly amounts of resources in terms of computational power, memory, and power.
Außerdem kann die dem Bediener des Hebezeugs (Kranführer) angebotene und sogar auferlegte Unterstützung dazu tendieren, die Reaktionen des Hebezeugs auf die Vorgaben des Kranführers übertrieben abzufedern, und so das intuitive Empfinden des Verhaltens der Maschine, das der besagte Kranführer haben kann, zu verfälschen, und es vermittelt letzterem vor allem den unangenehmen Eindruck, dass es der Maschine an Reaktion fehlt und diese die Vorgaben nicht pflichtgetreu erfüllt.In addition, the assistance offered or even imposed on the operator of the hoist (crane operator) may tend to exaggerate the reactions of the hoist to the crane operator's specifications, thus distorting the intuitive sense of the machine's behavior that the crane operator may have. and above all, it gives the latter the unpleasant impression that the machine lacks response and does not faithfully meet the specifications.
Die der Erfindung zugeordneten Ziele streben deshalb danach, die oben genannten Nachteile zu beheben, und ein neues Steuerverfahren zum Bewegen einer schwebenden Last vorzuschlagen, mit dem eine effiziente Beherrschung des Pendelns gewährleistet wird, das einfach und kostengünstig umgesetzt werden kann, und das ein getreues Empfinden für eine reaktive und relativ intuitive Steuerung vermittelt.The objects of the invention, therefore, seek to remedy the above-mentioned drawbacks and to propose a new control method for moving a suspended load, which ensures efficient control of hunting, which can be implemented easily and inexpensively, and a true feeling for a reactive and relatively intuitive control.
Die der Erfindung zugeordneten Ziele erreicht man durch ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer schwebenden Last an einem Anschlagpunkt eines Hebezeugs, wobei der besagte Anschlagpunkt konzipiert ist, um sich mittels Gierbewegung um eine erste vertikale Achse (ZZ'), die „Orientierungsachse” genannt wird, und/oder mittels Vorschubbewegung entlang einer zweiten Achse (XX'), die „Verteilungsachse” genannt wird, und die besagte vertikale Achse (ZZ') schneidet, zu bewegen, wobei die Bewegung der schwebenden Last durch einen Steuerungssollwert gesteuert wird, der eine Größe betrifft, die verfahrenstypisch eine kinematische Größe ist, die für die Bewegung der besagten Last charakteristisch ist, und „angesteuerte Größe” genannt wird, wie die Rotationsgeschwindigkeit, und/oder beziehungsweise die Vorschubgeschwindigkeit des Anschlagpunktes, wobei das besagte Verfahren folgendes umfasst:
einen Schritt (a) zur Erfassung des Sollwerts, im Laufe deren man in Echtzeit einen Steuersollwert erfasst, der „Brutto-Steuersollwert” Vi genannt wird, und der dem angesteuerten Wert entspricht, den der Bediener des Hebezeugs zum angenommenen Zeitpunkt anpeilt,
danach den Schritt (b) zum Filtern des Sollwerts, im Laufe dessen:
- – man das Pendelverhalten der schwebenden Last gemäß der durch ein virtuelles Modell Ẋ = AX + BU angenommenen Bewegung modelliert, welches einen Zustandsvektor X verwendet, der zumindest eine „Hauptkomponente” genannte Komponente umfasst, die der angesteuerten Größe entspricht, und andere Komponenten, die „Zusatzkomponenten” genannt werden, und repräsentativ für die charakteristischen kinematischen Größen für die Pendelbewegung der schwebenden Last sind, wie der Pendelwinkel oder die Pendel-Winkelgeschwindigkeit gemäß der angenommenen Bewegung,
- – man wendet auf das besagte virtuelle Modell Ẋ = AX + BU eine Zustandsregelung Ui = ki0·Vi – Ki·X an, die über ein Sollwertglied ki0·Vi hinaus, das repräsentativ für den Brutto-Steuersollwert ist, der im Erfassungsschritt erfasst worden ist, ein Korrekturglied Ki·X umfasst, das dem Produkt eines Korrekturvektors Ki mal dem Zustandsvektor X entspricht, unter Verwendung eines Korrekturvektors Ki, bei dem zumindest bestimmte Korrekturverstärkungen ki1, ki2, die den Zusatzkomponenten zugeordnet sind, in Abhängigkeit von einem selben vorbestimmten Typisierungsparameter Tc ausgedrückt werden, wobei der besagte Typisierungsparameter Tc vom Bediener des Hebezeugs frei eingestellt werden kann, um die besagten Korrekturverstärkungen ki1, ki2 einstellen zu können,
- – und man extrahiert aus dem virtuellen Modell einen Steuersollwert, der „gefilterter Steuersollwert” genannt wird, der der Hauptkomponente des Zustandsvektors X entspricht.
a step (a) of detecting the target value during which a control target value is detected in real time called the "gross control target value" V i and corresponding to the commanded value that the operator of the hoist is aiming at the presumed time,
then the step (b) of filtering the setpoint, during which:
- Modeling the pendulum behavior of the suspended load according to the motion assumed by a virtual model Ẋ = AX + BU, which uses a state vector X comprising at least one component called "principal component" corresponding to the controlled quantity, and other components which " Are representative of the characteristic kinematic variables for the pendulum movement of the suspended load, such as the pendulum angle or the pendulum angular velocity according to the assumed movement,
- It applies to said virtual model Ẋ = AX + BU a state control U i = k i0 · V i - K i · X, which is beyond a setpoint element k i0 · V i , which is representative of the gross control setpoint, detected in the detecting step comprises a correction term K i * X corresponding to the product of a correction vector K i times the state vector X, using a correction vector K i at which at least certain correction gains k i1 , k i2 associated with the additional components are expressed in response to a same predetermined typing parameter Tc, said typing parameter Tc being freely adjustable by the operator of the hoist to adjust said correction gains k i1 , k i2 ,
- And extracting from the virtual model a control setpoint called the "filtered control setpoint" corresponding to the main component of the state vector X.
Die der Erfindung zugeordneten Ziele werden insbesondere durch ein Verfahren zum Steuern der Bewegung einer schwebenden Last an einem Anschlagpunkt eines Hebezeugs erreicht, wobei der besagte Anschlagpunkt konzipiert ist, um sich mittels Gierbewegung um eine erste vertikale Achse (ZZ'), die „Orientierungsachse” genannt wird, und/oder gemäß einer Vorschubbewegung entlang einer zweiten Achse (XX'), die „Verteilungsachse” genannt wird, und die besagte vertikale Achse (ZZ') schneidet, zu bewegen, wobei das besagte Verfahren folgendes umfasst:
einen Schritt (a) zur Erfassung des Sollwertes, im Laufe deren man in Echtzeit einen Geschwindigkeitssollwert Vi erfasst, der repräsentativ für die Rotationsgeschwindigkeit ist, oder beziehungsweise der Vorschubgeschwindigkeit, die der Bediener des Hebezeugs dem Anschlagpunkt zum angenommenen Zeitpunkt übermitteln möchte,
danach den Schritt (b) zum Filtern des Sollwerts, im Laufe dessen:
- – man das Pendelverhalten der schwebenden Last gemäß der durch ein virtuelles Modell Ẋ = AX + BU angenommenen Bewegung modelliert, welches einen Zustandsvektor X verwendet, der zumindest eine Komponente der momentanen Geschwindigkeit umfasst, die repräsentativ für die momentane Geschwindigkeit des Anschlagpunktes gemäß der angenommenen Bewegung ist, eine Komponente des Pendelwinkels, die repräsentativ für den Pendelwinkel der schwebenden Last gemäß der angenommenen Bewegung ist, und eine Komponente der Pendelwinkelgeschwindigkeit, die repräsentativ für die Pendelwinkelgeschwindigkeit gemäß der angenommenen Bewegung ist,
- – man wendet auf das besagte virtuelle Modell Ẋ = AX + BU eine Zustandsregelung Ui = ki0·Vi – Ki·X an, die über das Sollwertglied ki0·Vi hinaus, das repräsentativ für den Geschwindigkeitssollwert Vi ist, der im Erfassungsschritt erfasst wurde, ein Korrekturglied Ki·X umfasst, das dem Produkt eines Korrekturvektors Ki mal dem Zustandsvektor X entspricht, unter Verwendung eines Korrekturvektors Ki, bei dem die Korrekturverstärkungen ki1, ki2, die jeweils der Komponente der Pendelwinkelgeschwindigkeit und der Komponente des Pendelwinkels des Zustandsvektors X zugeordnet werden, in Abhängigkeit von einem selben vorbestimmten Typisierungsparameter Tc ausgedrückt werden, wobei der besagte Typisierungsparameter Tc vom Bediener des Hebezeugs frei eingestellt werden kann, um die besagten Korrekturverstärkungen ki1, ki2 einstellen zu können,
- – und man extrahiert aus dem virtuellen Modell einen gefilterten Geschwindigkeitssollwert, der der Komponente der momentanen Geschwindigkeit des Zustandsvektors X entspricht.
a target value acquiring step (a) during which real-time acquisition of a speed command value V i representative of the rotational speed or feed rate which the operator of the hoist wishes to transmit to the abutment point at the presumed time is provided;
then the step (b) of filtering the setpoint, during which:
- Modeling the pendulum behavior of the suspended load in accordance with the motion assumed by a virtual model Ẋ = AX + BU using a state vector X comprising at least one instantaneous velocity component representative of the instantaneous velocity of the impact point according to the assumed motion a component of the pendulum angle which is representative of the pendulum angle of the levitated load according to the assumed motion, and a component of the pendulum angular velocity which is representative of the pendulum angular velocity according to the assumed motion,
- It applies to the said virtual model Ẋ = AX + BU a state control U i = k i0 · V i - K i · X, which is beyond the setpoint member k i0 · V i , which is representative of the speed setpoint V i , detected in the detecting step comprises a correction term K i × X corresponding to the product of a correction vector K i times the state vector X, using a correction vector K i at which the correction gains k i1 , k i2 , respectively, of the component of the pendulum angular velocity and the component of the pendulum angle of the state vector X are expressed in dependence on a same predetermined typing parameter Tc, said typing parameter Tc being freely adjustable by the operator of the hoist to be able to adjust said correction gains k i1 , k i2 .
- - And extracted from the virtual model a filtered speed setpoint corresponding to the component of the current speed of the state vector X.
Vorzugsweise ermöglicht es die Erfindung dem Bediener des Hebezeugs somit, unter einer Auswahl von vorbestimmten Werten, oder aus einem Bereich möglicher zuvor festgelegter Werte einen Typisierungsparameter Tc (Typisierungskoeffizienten) frei auszuwählen, der es ihm ermöglicht, die Filterung zu charakterisieren, die auf seine Geschwindigkeitssollwerte angewandt werden wird, und genauer gesagt, das Verhalten des angesteuerten Systems einzustellen, indem er den Kompromiss zwischen Reaktionszeit (Reaktivität) und Stabilität (Dämpfung) definiert, der ihm am besten passt.Preferably, the invention thus allows the operator of the hoist to freely select, among a selection of predetermined values or from a range of possible predetermined values, a typing parameter Tc (typing coefficient) which enables him to characterize the filtering applied to his speed setpoints and, more precisely, to adjust the behavior of the driven system by defining the trade-off between response time and stability (damping) that suits it best.
Denn in der Praxis erlaubt es diese ganz besonders einfache und rasche Einstellmöglichkeit zur Filterung des Geschwindigkeitssollwerts, die vorzugsweise dieselbe für die verschiedenen Korrekturverstärkungen ist, auf die man einen selben Typisierungsparameter anwendet, tatsächlich mit nur einer einzigen Einstellung eine Platzierung der Pole (Komplexe) der Zustandsregelung vorzunehmen.In practice, this very particularly simple and rapid setting option for filtering the speed setpoint, which is preferably the same for the various correction gains to which a same typing parameter is applied, actually allows placement of the poles (complexes) of state control with only a single setting make.
Selbstverständlich kann eine solche Möglichkeit zum Ändern der Einstellung des Sollwertfilters auch dazu verwendet werden, um sowohl die persönliche Einstellung von einem Bediener zum anderen, beispielsweise zwischen einem erfahrenen Kranführer, der eine reaktive und kaum gedämpfte Steuerung bevorzugt, und einem Kranführer mit weniger Erfahrung zu ändern, der einen gedämpften und sicheren, aber in der Reaktion langsameren Betrieb vorzieht, als auch, um das Verhalten des Hebezeugs den jeweiligen Arbeitsbedingungen auf der Baustelle anzupassen, zum Beispiel je nach Platzbedarf, Gebrechlichkeit oder Gewicht der Last, die es zu bewegen gilt, oder aber je nach Witterungsbedingungen, und vor allem Windstärke, die zum angenommenen Zeitpunkt am Standort vorherrschen. Of course, such a possibility of changing the setting of the setpoint filter may also be used to change both the personal setting from one operator to another, for example, between an experienced crane operator who prefers reactive and poorly damped control, and a crane operator with less experience which prefers muffled and safe, but slower in the reaction, as well as to adapt the behavior of the hoist to the particular working conditions at the construction site, for example, depending on space, frailty or weight of the load to be moved, or but depending on the weather conditions, and above all wind force, which prevail at the assumed time at the site.
Vorzugsweise ermöglicht die Verwendung eines virtuellen Pendelmodells, gepaart mit einer Zustandsregelung die rasche und relativ präzise Simulierung des virtuellen Verhaltens der Last als Reaktion auf die besagte Steuerung, jedoch mit relativ bescheidenen eingebauten Rechenvorrichtungen, und somit die Bestimmung einer Steuerung, die eine gute Stabilität der Last, mit einer minimierten Pendelbewegung, mit einer relativ raschen Übereinstimmung des gefilterten Geschwindigkeitssollwerts und des Geschwindigkeitssollwerts, der vom Kranführer ausgedrückt wird, in Einklang bringt.Preferably, the use of a virtual shuttle model, coupled with a state control, enables the rapid and relatively precise simulation of the virtual behavior of the load in response to said control, but with relatively modest built-in computing devices, and thus the determination of a controller that provides good load stability , with a minimized pendulum motion, with a relatively fast match of the filtered speed setpoint and the speed setpoint expressed by the crane operator.
In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass der erfindungsgemäße Filter das Hauptziel verfolgt, das Pendeln auf ein Mindestmaß einzuschränken, indem man ein virtuelles vorausschauendes Modell des Verhaltens des Pendelsystems verwendet, das durch das Hebezeug und seine schwebende Last gebildet wird.In this connection, it should be noted that the filter according to the invention has the main objective of minimizing commuting by using a virtual predictive model of the behavior of the pendulum system formed by the hoist and its hovering load.
In der Praxis ermöglicht die Verwendung eines solchen virtuellen Modells die theoretische Definition der Steuerbedingungen, hier der Geschwindigkeitsbedingungen, und konkret der Bedingungen der Geschwindigkeitsentwicklungen mit der Zeit, und folglich der Fortbewegungsbedingungen (des Wagens), die dergestalt sind, dass, wenn die besagten Geschwindigkeitsbedingungen auf das reelle System angewandt werden, das Pendeln des besagten reellen Systems gedämpft wird, was bedeutet, dass es innerhalb eines bestimmten Amplitudengrenzwerts verbleibt.In practice, the use of such a virtual model allows the theoretical definition of the control conditions, here the speed conditions, and concretely the conditions of the speed developments with time, and consequently the traveling conditions (of the car), which are such that when the said speed conditions on the real system is applied, the commutation of said real system is attenuated, meaning that it remains within a certain amplitude limit.
Somit verwandelt die Filterung für jeden vom Kranführer festgelegten „Brutto”-Steuersollwert den besagten „Brutto”-Steuersollwert umgehend in einen gefilterten Steuersollwert, dessen zeitliche Entwicklung der Filter auf Basis des virtuellen Modells angepasst hat, so dass sich einerseits der besagte gefilterte Sollwert soweit entwickeln kann, bis er innerhalb einer Reaktionszeit, die (in Hinblick auf den gewählten Typisierungskoeffizienten) so kurz wie möglich ist, den „Brutto”-Sollwert erreicht, der vom Kranführer gewollt ist, das heißt genauer gesagt, dass die Geschwindigkeit des Wagens zur vom Kranführer gewollten Geschwindigkeit übergeht, und so dass diese Entwicklung zur Übereinstimmung des gefilterten Sollwerts mit dem Brutto-Sollwert andererseits dergestalt erfolgt, dass keine Bedingungen für das Auftreten eines Pendelns geschaffen werden.Thus, for each "gross" control setpoint established by the crane operator, the filtering immediately converts said "gross" control setpoint to a filtered control setpoint whose time evolution the filter has adjusted based on the virtual model so that, on the one hand, said filtered setpoint develops so far until it reaches the "gross" setpoint desired by the crane operator within a response time that is as short as possible (in view of the typing coefficient selected), that is, more specifically, that the speed of the truck is to be corrected by the crane operator on the other hand, so that this development to match the filtered target value with the gross target value, on the other hand, takes place such that no conditions for the occurrence of commuting are created.
In anderen Worten entspricht der Steuersollwert, und genauer gesagt der Geschwindigkeitssollwert, der vom erfindungsgemäßen Verfahren gefiltert wird, vorzugsweise genau dem Steuersollwert, und genauer dem Geschwindigkeitssollwert, der auf das reelle System anzuwenden ist, um mit dem Brutto-Steuersollwert übereinzustimmen, der vom Kranführer gewollt wurde, und um gleichzeitig das Pendeln einzudämmen.In other words, the control setpoint, and more specifically the speed setpoint filtered by the method of the present invention, preferably corresponds exactly to the control setpoint, and more specifically the speed setpoint to be applied to the real system to match the gross control setpoint desired by the crane operator and at the same time to stem the commuting.
Sobald die Parameter der virtuellen Steuerung bestimmt sind, um gemäß dem gesuchten Kompromiss dem Doppelkriterium der Geschwindigkeit und Stabilität zu genügen, das heißt, sobald die Pole der Transferfunktion des virtuellen Modells im geschlossenen Regelkreis platziert sind, besteht die Möglichkeit, das besagte virtuelle Modell der Zustandsregelung als dynamischen Filter anzuwenden, so dass der tatsächlich vom Kranführer ausgedrückte Brutto-Steuersollwert (Brutto-Geschwindigkeitssollwert) gefiltert wird, und danach den so gefilterten Steuersollwert (Geschwindigkeitssollwert) auf die Wirkglieder des Hebezeugs (normalerweise von Reglern angesteuerte Elektromotoren) anzuwenden.Once the parameters of the virtual control are determined to satisfy the dual criterion of speed and stability according to the desired compromise, that is, once the poles of the transfer function of the virtual model are placed in the closed loop, there is the possibility of said virtual model of state control to be applied as a dynamic filter to filter the gross control setpoint (gross speed setpoint) actually expressed by the crane operator, and then to apply the filtered control setpoint (speed setpoint) to the lifting elements of the hoist (normally controlled by electric motors).
Vorteilhaft kann die Anwendung des besagten gefilterten Steuersollwerts auf das reelle System selbst in einem offenen Regelkreis ausgeführt werden, ohne dass es nötig wäre, beispielsweise eine Informationsrückmeldung über den reellen Pendelwinkel zu erhalten. Somit können die Struktur des Hebezeugs erleichtert, und der Ansteuer-Algorithmus vereinfacht werden.Advantageously, the application of said filtered control setpoint to the real system can be carried out even in an open loop, without the need for, for example, obtaining information on the real oscillation angle. Thus, the structure of the hoist can be facilitated, and the drive algorithm can be simplified.
Und schließlich ist es bemerkenswert, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Erfassung und eine Filterung des Steuersollwerts in Echtzeit ermöglicht, wodurch diesem Verfahren eine hohe Reaktionsschnelligkeit verliehen wird, und es in der Lage ist, den gefilterten Steuersollwert umgehend an unvorhergesehene Fluktuationen des Brutto-Steuersollwerts anzupassen, der vom Kranführer ausgedrückt wird, vor allem dann, wenn der Kranführer versucht, einem unvorhergesehenen Hindernis auszuweichen, ein Pendeln von Hand auszugleichen, oder den Auswirkungen einer Windböe entgegenzusteuern.Finally, it is noteworthy that the method according to the invention enables detection and filtering of the control setpoint in real time, giving this method a high response speed, and capable of promptly adapting the filtered control setpoint to unforeseen fluctuations in the gross control setpoint. which is expressed by the crane operator, especially when the crane operator tries to avoid an unforeseen obstacle, manually balance a pendulum, or counteract the effects of a wind gust.
In anderen Worten ermöglicht es die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Ansteuerung dem Hebezeug vorteilhaft, dem vom Kranführer ausgedrückten Sollwert permanent und ohne Auslösen eines ungewollten Pendelns selbst dann zu folgen, wenn sich dieser vom Kranführer ausgedrückte Sollwert jederzeit ändern kann. In other words, the control obtained by the method according to the invention advantageously enables the hoist to follow the setpoint expressed by the crane operator permanently and without triggering unwanted oscillation, even if this desired value expressed by the crane operator can change at any time.
Das besagte Steuerverfahren ist somit ganz besonders vielseitig einsetzbar, da es sich einer Vielzahl verschiedener Steuerszenarien anpasst, da es weder von der Bahn abhängt, die von der Last zurückgelegt wird, noch von der Existenz oder Nicht-Existenz von auferlegten Durchlaufstellen, und da es zuverlässig und genau auf die zahlreichen und zufälligen Änderungen des Brutto-Steuersollwerts reagiert, und insbesondere auf die Änderungen des Geschwindigkeitssollwerts, die vom Kranführer vorgegeben werden.The said control method is thus particularly versatile, since it adapts to a variety of different control scenarios, since it does not depend on the trajectory traveled by the load, nor on the existence or non-existence of imposed passages, and because it is reliable and reacts accurately to the numerous and random changes in the gross control setpoint, and in particular to the changes in the speed setpoint given by the crane operator.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich in detaillierterer Form beim Lesen der folgenden Beschreibung, sowie mithilfe der beigelegten Figuren, die lediglich zu illustrativen und nicht zu einschränkenden Zwecken angeführt sind, wobei: Other objects, features and advantages of the invention will become more apparent upon reading the following specification, and from the accompanying drawings, which are given by way of illustration and not of limitation, wherein:
Die
Die
Die
Die
Die
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren zur Fortbewegung einer Last
Der Anschlagpunkt H wird vorzugsweise durch einen Wagen gebildet, der entlang einer Verteilungsachse (XX') in Vorschubrichtung geführt wird, wobei der besagte Wagen von jeder geeigneten motorisierten Vorrichtung angetrieben werden kann.The attachment point H is preferably formed by a carriage which is guided along a distribution axis (XX ') in the feed direction, said carriage can be driven by any suitable motorized device.
Die Last
Vorzugsweise kann man die Länge L des Tragseils
Das Hebezeug
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird in weiterer Folge von einer solchen Konfiguration eines Turmkrans ausgegangen, wobei es jedoch selbstverständlich ist, dass es ebenso denkbar ist, das Erfindungsprinzip auf andere Hebezeuge anzuwenden, und vor allem auf fahrbare Kräne oder auf Kräne mit Wippauslegern, einfach durch die jeweilige Anpassung des Modells.To simplify the description, it is assumed that such a configuration of a tower crane will follow, it being understood, however, that it is also conceivable to use the same Apply principle of the invention to other hoists, and especially on mobile cranes or cranes with luffing jibs, simply by the respective adaptation of the model.
Man erkennt O die Überschneidung der Verteilungsachse (XX') und der Ausrichtachse (ZZ').It can be seen O the intersection of the distribution axis (XX ') and the alignment axis (ZZ').
Die Verteilungsachse (XX'), die im Übrigen auch durch den Anschlagpunkt H verläuft, verläuft vorzugsweise in etwa waagrecht, und wird zur Vereinfachung der Beschreibung, wie im Folgenden beschrieben, als solche angenommen.The distribution axis (XX '), which incidentally also passes through the attachment point H , preferably runs approximately horizontally, and is assumed to be such as to simplify the description, as described below.
Zur Vereinfachung der Beschreibung, und vor allem in Bezug auf
- m [kg]
- ist die Masse der schwebenden Last
1 , - M [kg]
- ist die Masse des Anschlagpunktes H und genauer des Wagens, der den besagten Anschlagpunkt bildet,
- lγ [kg·m2]
- ist das Trägheitsmoment des
Hebezeugs 2 , welches den Anschlagpunkt H trägt, im Verhältnis zur Orientierungsachse (ZZ'), - γ [rad]
- ist die Winkelstellung des Anschlagpunkts H um die Orientierungsachse (ZZ'),
- x [m]
- ist der Abstand vom Anschlagpunkt H zur Orientierungsachse (ZZ'), vorzugsweise gleich der Länge des Segments [OH],
- L [m]
- ist die Länge des
Tragseils 3 , das die schwebende Last1 mit dem Anschlagpunkt H verbindet, - Φ [rad]
- ist die radiale Komponente des Pendelwinkels der schwebenden Last
1 in der vertikalen Ebene, die Verteilungsachse (XX') umfassend, - θ [rad]
- ist die orthoradiale Komponente des Pendelwinkels der schwebenden Last
1 in der vertikalen Ebene tangential zur Rotationsbewegung des Anschlagpunkts H, das heißt in der Ebene, die senkrecht zur vorherigen verläuft, und vorzugsweise normal zur Verteilungsachse (XX') liegt, - Tγ [N·m]
- ist das Motormoment, das angelegt wird, um den Anschlagpunkt H in Rotation um die Orientierungsachse (ZZ') zu versetzen,
- Fx [N]
- ist die Kraft, die auf den Anschlagpunkt H ausgeübt wird, um diesen entlang der Verteilungsachse (XX') voranzubringen,
- m [kg]
- is the mass of the floating
load 1 . - M [kg]
- is the mass of the attachment point H and, more precisely, of the carriage which forms the said attachment point,
- lγ [kg · m 2 ]
- is the moment of inertia of the hoist
2 , which carries the attachment point H , in relation to the orientation axis (ZZ '), - γ [rad]
- is the angular position of the attachment point H about the orientation axis (ZZ '),
- x [m]
- is the distance from the attachment point H to the orientation axis (ZZ '), preferably equal to the length of the segment [OH],
- L [m]
- is the length of the
suspension rope 3 that the floatingload 1 connects with the stop point H , - Φ [rad]
- is the radial component of the pendulum angle of the suspended
load 1 in the vertical plane, comprising the distribution axis (XX '), - θ [rad]
- is the orthoradial component of the pendulum angle of the suspended
load 1 in the vertical plane tangential to the rotational movement of the attachment point H , that is to say in the plane which is perpendicular to the previous one, and preferably normal to the distribution axis (XX '), - Tγ [N · m]
- is the motor torque which is applied in order to set the abutment point H in rotation about the orientation axis (ZZ '),
- Fx [N]
- is the force exerted on the attachment point H to advance it along the distribution axis (XX '),
Es wird festgestellt, dass der verwendete Bezugspunkt der Projektion zur Definition der „radialen” und „orthoradialen” Komponenten des Pendelns (Pendelbewegung der Last), und/oder jener für die Bewegung des Anschlagpunkts H hier vorzugsweise dem Frénet-Bezugspunkt entspricht, der am besagten Anschlagpunkt H aufgehängt ist, und dessen normaler (oder „radialer”) Vektor vorzugsweise zu jeder Zeit durch die Verteilungsachse (XX') getragen wird.It will be noted that the reference point of projection used to define the "radial" and "orthoradial" components of the pendulum (pendulum movement of the load), and / or that for the movement of the attachment point H, here preferably corresponds to the Frénet reference point which is stated Anvil H is suspended, and its normal (or "radial") vector is preferably carried by the distribution axis (XX ') at all times.
In an sich bekannter Weise kann die Bewegung der schwebenden Last
Diese angesteuerte Größe kann beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit Vo und/oder beziehungsweise die Vorschubgeschwindigkeit Vd des Anschlagpunkts H sein.This controlled variable can be, for example, the rotational speed V o and / or the feed rate V d of the attachment point H.
Erfindungsgemäß umfasst das Steuerverfahren einen Schritt (a) zur Erfassung des Sollwerts, im Laufe dessen man in Echtzeit einen Steuersollwert erfasst, der „Brutto-Steuersollwert” Vi genannt wird, der dem Wert der angesteuerten Größe entspricht, die der Bediener des Hebezeugs
Der Brutto-Steuersollwert Vi reflektiert somit das Verhalten (normalerweise die Fahrgeschwindigkeit), die der besagte Kranführer dem Anschlagpunkt (Wagen) zum angenommenen Zeitpunkt übertragen will. The gross control setpoint value V i thus reflects the behavior (normally the vehicle speed) that the crane operator wishes to transmit to the anchor point (trolley) at the presumed time.
Genauer gesagt kann das besagte Verfahren einen Schritt (a) zur Erfassung eines Sollwerts umfassen, im Laufe dessen man in Echtzeit einen Wert für den Geschwindigkeitssollwert Vi (das heißt einen Steuersollwert, der in Form eines Geschwindigkeitssollwerts Vi ausgedrückt wird) erfasst, der repräsentativ für die Rotationsgeschwindigkeit Vo und/oder beziehungsweise für die Vorschubgeschwindigkeit Vd ist, die der Bediener des Hebezeugs
In weiterer Folge wird vorzugsweise und zur einfacheren Beschreibung angenommen, dass die Steuerung über die Geschwindigkeit des Anschlagpunkts H (Wagen) erfolgt, und man aus diesem Grund „Steuersollwert” und „Geschwindigkeitssollwert” gleichsetzt, ohne dass dies eine Einschränkung der Erfindung darstellen würde.Hereinafter, it is preferably and for ease of description assumed that the control over the velocity of the impact point H (car) takes place, and one equates for this reason "control setpoint" and "speed setpoint", without this being a limitation of the invention.
Nach Übereinkunft ordnet man dem Index i den Wert „o” zu, um einen Bezug zur Orientierungsbewegung herzustellen (Rotation R) und den Wert „d”, um einen Bezug zur Verteilungsbewegung (Vorschub T) herzustellen.By convention, the index i is assigned the value "o" to make reference to the orientation movement (rotation R ) and the value "d" to make reference to the distribution movement (feed T ).
Vorteilhaft bildet das erfindungsgemäße Verfahren ein iteratives Verfahren, welches zuerst eine Überwachung des Steuersollwerts, und im Besonderen des fluktuierenden und unvorhersehbaren Geschwindigkeitssollwerts in etwa in Echtzeit ermöglicht, der zu jeder Zeit vom Bediener des Hebezeugs fixiert wird, und danach eine permanente Auffrischung der Berechnungen und folglich des entsprechenden gefilterten Sollwerts, und dies unabhängig von der Gesamtdauer des nötigen Weges für den Transport der schwebenden Last
Zu diesem Zweck verfügt das Verfahren vorzugsweise über eine relativ kurze Abtastzeit, die eindeutig kleiner ist als die Gesamtdauer des Weges.For this purpose, the method preferably has a relatively short sampling time, which is clearly smaller than the total duration of the path.
Die besagte Abtastzeit liegt somit vorzugshalber unter 100 ms, und beispielsweise in der Größenordnung von 40 ms.The said sampling time is thus preferably less than 100 ms, and for example of the order of 40 ms.
Der Geschwindigkeitssollwert Vi kann selbstverständlich durch den Bediener des Hebezeugs
Das Steuerverfahren umfasst auch, im Anschluss an den Schritt (a) zur Sollwerterfassung, einen Schritt (b) zur Sollwertfilterung.The control method also includes, after the step (a) for the set point detection, a step (b) for target value filtering.
Im Laufe dieses Schrittes (b) zur Sollwertfilterung modelliert man, wie dies vor allem in
Erfindungsgemäß umfasst dieser Zustandsvektor X zumindest eine „Hauptkomponente” genannte Komponente x1, die der angesteuerten Größe entspricht, sowie andere „Zusatzkomponenten” genannte Komponenten x3, x4, die repräsentativ für die kinematischen Größen sind, die charakteristisch für die Pendelbewegung der schwebenden Last sind, wie beispielsweise der Pendelwinkel θ, ϕ oder die Winkelgeschwindigkeit des Pendelns
Genauer gesagt umfasst der besagte Zustandsvektor X vorzugsweise zumindest eine Komponente der momentanen Geschwindigkeit x1, die repräsentativ für die momentane Geschwindigkeit des Anschlagpunkts H je nach angenommener Bewegung ist (hier die Drehgeschwindigkeitskomponente um die Orientierungsachse (ZZ')
Im oben gezeigten Ausdruck des Modells stellt „A” die Zustandsmatrix (Evolutionsmatrix des Systems), „X” den Zustandsvektor, „B” die Anwendungsmatrix der Steuerung, „U” den Vektor der Steuerungen (Eingänge) dar. In the expression of the model shown above, "A" represents the state matrix (evolution matrix of the system), "X" the state vector, "B" the application matrix of the controller, "U" the vector of the controls (inputs).
Der Vektor „Ẋ” entspricht der ersten Ableitung in Bezug auf die Zeit des Zustandsvektors X.The vector "Ẋ" corresponds to the first derivative with respect to the time of the state vector X.
In
Vorzugsweise ist die Anwendungsmatrix der Steuerung B ein Spaltenvektor und der Vektor der Steuerungen U beschränkt sich auf eine Matrix der Dimension 1×1.Preferably, the application matrix of the controller B is a column vector and the vector of the controllers U is limited to a matrix of
In der Praxis entspricht das virtuelle Modell Ẋ = AX + BU vorzugsweise dem Matrixausdruck eines Systems an Gleichungen aus der Newton'schen Mechanik und ermöglicht die Beschreibung, hier als Projektion in der vertikalen radialen Ebene, die Verteilungsachse (XX') umfassend für die Vorschubbewegung T, und/oder als Projektion in der vertikalen orthoradialen Ebene für die Rotationsbewegung R, des Verhaltens und genauer der Bewegungskomponenten eines virtuellen Pendelsystems, das die Merkmale der schwebenden Last
Zur Vereinfachung dieser Modellierung nimmt man vorzugsweise die „kleinen Winkel” an, indem man als erste Annäherung berücksichtigt, dass die Pendelamplitude und somit die Pendelwinkelkomponenten relativ gering sind, wodurch es vor allem möglich ist, die trigonometrischen Ausdrücke durch Entwicklungen zu vereinfachen, die sich auf die erste Ordnung beschränken.To simplify this modeling, it is preferred to take the "small angles" by taking into account, as a first approximation, that the pendulum amplitude and thus the pendulum angle components are relatively low, thereby making it possible, in particular, to simplify the trigonometric expressions by developments that occur restrict the first order.
Im Laufe des Schrittes (b) zur Filterung wendet man vorzugsweise eine Zustandsregelung Ui = ki0·Vi – Ki·X auf das virtuelle Modell Ẋ = AX + BU an, die neben einem für den Brutto-Steuersollwert (und genauer gesagt den Geschwindigkeitssollwert) Vi repräsentativen Sollwertglied ki0·Vi, das im Rahmen des Erfassungsschrittes erfasst wurde, ein Korrekturglied Ki·X umfasst, das dem Produkt eines Korrekturvektors Ki (hier ein Zeilenvektor) mal dem Zustandsvektor X (hier ein Spaltenvektor) entspricht.In the course of step (b) for filtering one preferably employs a state control U i = k i0 · V i - to K i · X on the virtual model X = AX + BU, which said next one (for the gross control target value, and more specifically velocity setpoint) V i representative setpoint element k i0 * V i , which was detected during the detection step , comprises a correction element K i * X corresponding to the product of a correction vector K i (here a row vector) times the state vector X (here a column vector) equivalent.
Die Verwendung einer (virtuellen) Zustandsregelung, die in diesem Fall proportionale Rückführungen in der Art von „Verstärkungen” ki1, ki2 zur Anwendung bringt, liefert vorteilshalber eine Simulierung des theoretischen Verhaltens der schwebenden Masse
Zur Definition der Zustandsregelung verwendet man vorteilhafterweise einen Korrekturvektor Ki, bei dem zumindest bestimmte Korrekturverstärkungen unter den Korrekturverstärkungen ki1, ki2, die den Zusatzkomponenten x3, x4 zugeordnet werden, in Abhängigkeit von einem selben vorbestimmten Typisierungsparameter Tc zum Ausdruck gebracht werden, wobei der besagte Typisierungsparameter Tc vom Bediener des Hebezeugs frei eingestellt werden kann, um die besagten Korrekturverstärkungen ki1, ki2 einstellen zu können.For the definition of the state control one advantageously uses a correction vector K i , in which at least certain correction gains among the correction gains k i1 , k i2 , which are assigned to the additional components x 3 , x 4 , are expressed in dependence on a same predetermined typing parameter Tc. wherein said typing parameter Tc can be freely set by the operator of the hoist to adjust said correction gains k i1 , k i2 .
Bevorzugter verwendet man einen Korrekturvektor Ki, bei dem die Korrekturverstärkungen ki1, ki2, die jeweils der Winkelgeschwindigkeitskomponente x3 und der Pendelwinkelkomponente x4 des Zustandsvektors X zugeordnet werden, in Abhängigkeit von einem selben vorbestimmten Typisierungsparameter Tc zum Ausdruck gebracht werden, wobei der besagte Typisierungsparameter Tc vom Bediener des Hebezeugs
Vorteilhaft lässt man die Zustandsrückführung, und folglich das Verhalten des Systems im geschlossenen Regelkreis, und noch genauer die Platzierung der Pole der Entwicklungsmatrix A – B·K von der Auswahl des besagten Typisierungsparameters Tc abhängen, indem man formal einen Parameter (Koeffizienten) zur Typisierung Tc in die Definition der Verstärkungen des Korrekturvektors ki1, ki2 einfließen lässt, die jeweils der Winkelgeschwindigkeitskomponente x3 und der Pendelwinkelkomponente x4 zugeordnet werden.Advantageously, the state feedback, and hence the behavior of the closed-loop system, and more particularly the placement of the poles of the development matrix A-B * K, depends on the selection of said typing parameter Tc by formally defining a parameter (coefficient) for typing Tc into the definition of the gains of the correction vector k i1 , k i2 , which are respectively assigned to the angular velocity component x 3 and the pendulum angle component x 4 .
In anderen Worten ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren im Allgemeinen entsprechend einem Merkmal, das an sich bereits eine Erfindung darstellen könnte, einen Geschwindigkeitssollwert Vi anhand einer Zustandsregelung zu filtern, die in Voraussicht eines Typisierungsparameters Tc auf ein virtuelles Modell Ẋ = AX + BU angewandt wird, der vom Bediener des Hebezeugs frei eingestellt werden kann, und eine willkürliche Änderung der Platzierung der Pole der entsprechenden Entwicklungsmatrix A – B·K, und folglich der Dynamik des gefilterten Systems ermöglicht.In other words, the method according to the invention generally makes possible a speed setpoint value V i in accordance with a feature which in itself could already be an invention a state control applied in anticipation of a typing parameter Tc to a virtual model Ẋ = AX + BU, which can be freely set by the operator of the hoist, and an arbitrary change in the placement of the poles of the corresponding development matrix A - B · K, and consequently the dynamics of the filtered system.
Der Bediener des Hebezeugs kann somit im Rahmen eines Einstellschrittes, der dem Manövrieren der schwebenden Last
Somit kann der Bediener des Hebezeugs durch eine einzige Einstellung, die sich einfach und rasch umsetzen lässt, den Reaktions- und Stabilitätsgrad beim Manövrieren der schwebenden Last
Genauer gesagt kann sich der Bediener nach eigenem Willen entweder für den „gedämpften” Unterstützungsmodus, der grafisch (siehe
Selbstverständlich ist es auch denkbar, mehr als zwei oder drei Einstellwerte vorzusehen, und vor allem einen durchgehenden Einstellbereich des Typisierungsparameters Tc zwischen einem ersten gedämpften Unterstützungsmodus und einem zweiten reaktiv(er)en Unterstützungsmodus, vorzugsweise mit ansteigenden Tc-Werten, mit verschiedenen dazwischen liegenden Unterstützungsmodi.Of course, it is also conceivable to provide more than two or three setting values, and above all a continuous adjustment range of the typing parameter Tc between a first damped assist mode and a second reactive assist mode, preferably with increasing Tc values, with various intervening support modes ,
Es ist festzuhalten, dass die (Einstellungs-)Auswahl des Typisierungsparameters Tc vorteilhaft frei, also willkürlich, erfolgt und darin besteht, dass die Fixierung des besagten Typisierungsparameters Tc vom (alleinigen) Willen des Bedieners des Hebezeugs abhängt, und daher der besagte Typisierungsparameter Tc, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Änderungen durch den Bediener vorzugsweise konstant bleibt, einen eigenen Einfluss auf die Einstellung der Korrekturverstärkungen ki1, ki2 ausübt, und dies unabhängig von der Konfiguration des Hebezeugs
Im Besonderen wird die Fixierung des Typisierungsparameters Tc vorzugsweise vom Geschwindigkeitssollwert Vi getrennt.In particular, the fixation of the typing parameter Tc is preferably separated from the speed setpoint V i .
Der besagte Typisierungsparameter Tc ist ebenfalls getrennt und unabhängig von der Masse m der schwebenden Last
Selbstverständlich kann die Definition (oder die Auswahl) des Werts des Typisierungsparameters Tc durch den Bediener des Hebezeugs
Gemäß einer Möglichkeit kann das Verfahren durch einen Rechner umgesetzt werden, der über einen nicht flüchtigen und vorzugsweise vom Bediener des Hebezeugs oder von einem Wartungstechniker wiederprogrammierbaren Speicher verfügt, der dazu bestimmt ist, mehrere vordefinierte Einstellungen des Typisierungsparameters Tc zu speichern, die beispielsweise verschiedenen Fahrern und/oder unterschiedlichen Arbeitsbedingungen (vor allem Witterungsbedingungen) zugeordnet werden.According to one possibility, the method may be implemented by a computer having a non-volatile memory, preferably reprogrammable by the operator of the hoist or by a service technician, intended to store a plurality of predefined settings of the typing parameter Tc, for example to different drivers and / or different working conditions (especially weather conditions).
Darüber hinaus ist festzuhalten, dass es die Erfindung dem Bediener des Hebezeugs vorzugsweise ermöglicht, den Typisierungsparameter Tc so oft wie notwendig, und konkret mehrmals hintereinander vor und/oder während des Manövers der schwebenden Last
Diese Verfügbarkeit und dieser Zugriff auf die Einstellung des Typisierungsparameters Tc, die im konkreten Fall in Echtzeit erfolgen, bieten eine hohe Vielseitigkeit und Flexibilität bei der Verwendung des so ausgestatteten Hebezeugs
Und schließlich extrahiert man im Laufe des Schrittes (b) zur Filterung einen Steuersollwert aus dem virtuellen Modell, der „gefilterter Steuersollwert”
Genauer gesagt extrahiert man aus dem virtuellen Modell einen gefilterten Geschwindigkeitssollwert
Zur Vereinfachung der Beschreibung setzen wir in weiterer Folge den gefilterten Steuersollwert Y mit einem gefilterten Geschwindigkeitssollwert
Dieser gefilterte Sollwert
Typischerweise kann der gefilterte Steuersollwert dem Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit ẋ entsprechen, der auf einen ersten Frequenzregler angewandt wird, der einen ersten Elektromotor ansteuert, der konzipiert ist, um den Wagen auf dem Ausleger
Vorzugsweise verwendet das Verfahren zum Modellieren des Pendelverhaltens der schwebenden Last
Vorteilhaft ermöglicht ein solches Modell die annähernde, jedoch relativ zuverlässige und präzise Beschreibung des Pendelverhaltens der Last anhand von relativ einfachen Gleichungen zur raschen Berechnung, für die auch wenige materielle und elektrische Ressourcen benötigt werden.Advantageously, such a model allows for the approximate but relatively reliable and precise description of the pendulum behavior of the load by means of relatively simple equations for rapid calculation, for which even few physical and electrical resources are required.
Die Masse M des Anschlagpunktes H kann vorteilhaft vom Hersteller des Hebezeugs
Die Masse m der schwebenden Last
Im konkreten Fall kann im Rahmen einer ersten Annäherung ein fester Durchschnittswert angenommen werden, der repräsentativ für eine „durchschnittliche” schwebende Last
In einem besonders bevorzugten Fall ist das dynamische Modell wie folgt durch ein Modell definiert, das Modell „ohne Kopplung” genannt wird, und folgendermaßen zum Ausdruck gebracht werden kann:
und mit: In a particularly preferred case, the dynamic model is defined as follows by a model called the "no coupling" model, and can be expressed as follows:
and With:
Wie oben dargelegt, wurden die Gleichungen hier durch die Annahme kleiner Pendelwinkel vereinfacht.As stated above, the equations have been simplified here by the assumption of small pendulum angles.
Vorzugsweise wird festgestellt, dass der allgemeine Ausdruck für das Modell hier für alle Bewegungen derselbe bleibt, ob man das besagte Modell nun auf die Orientierungssteuerung (Rotation R) oder auf die Verteilung (Vorschub T) anwendet, wobei nur die Koeffizienten der Zustandsmatrix A und des Zustandsvektors X der Bewegung angepasst werden, auf die das besagte Modell angewandt wird.It is preferably found that the general expression for the model here remains the same for all movements, whether the said model is now applied to the orientation control (rotation R ) or to the distribution (feed T ), where only the coefficients of the state matrix A and of the State vector X of the movement to which the said model is applied.
Es ist des Weiteren festzuhalten, dass es durchaus vorstellbar ist, das Verfahren auf die Steuerung einer einzigen Bewegung (zum Beispiel nur die Verteilung) anzuwenden, vor allem dann, wenn das Hebezeug
Im Gegensatz dazu kann man vorteilhaft auch gleichzeitig sowohl die Verteilungsbewegung (Vorschub T) und die Orientierungsbewegung (Rotation R) kontrollieren, wenn das Hebezeug diese beiden Bewegungen anbietet, und dies mithilfe eines selben Modells, und somit mit einer relativ eingeschränkten eingebauten Rechnerleistung.In contrast, it is also advantageous to simultaneously control both the distribution movement (feed T ) and the orientation movement (rotation R ) when the hoist offers these two movements, using a same model, and thus with a relatively limited built-in computing power.
Zu diesem Zweck kann festgehalten werden, dass der Typisierungsparameter Tc vorteilhaft derselbe sein kann, das heißt für die Anwendung des Verteilungsmodells und für die Anwendung des Orientierungsmodells einen identischen Wert aufweisen kann, was die Einstellung der Filterung für den Kranführer weiter erleichtert.For this purpose, it can be stated that the typing parameter Tc can advantageously be the same, that is to say can have an identical value for the application of the distribution model and for the application of the orientation model, which further facilitates the setting of the filtering for the crane operator.
Außerdem wird festgehalten, dass man sich in den Gleichungen des oben genannten Modells in einer ersten Annäherung dafür entschieden hat, Phänomene der Kopplung zwischen den Achsen, das heißt der Zentrifugalbeschleunigung nicht zu berücksichtigen.Moreover, it is noted that in the equations of the above model, in a first approximation, it was decided not to consider phenomena of coupling between the axes, that is, the centrifugal acceleration.
In Anbetracht dieser Tatsache ist es durchaus denkbar, ein Glied der Kopplung hinzuzufügen, das die Zentrifugalbeschleunigung einbeziehen würde, und dabei das erfindungseigene Prinzip der Typisierung beibehalten würde.In view of this fact, it is quite conceivable to add a link to the coupling that would involve centrifugal acceleration, while maintaining the fiction principle of typification.
Somit kann man als Alternative zum vorherigen Modell „ohne Kopplung” sinngemäß ein „mit Kopplung” genanntes Modell anwenden, das folgendermaßen zum Ausdruck gebracht wird:
und mit: Thus, as an alternative to the previous "uncoupled" model, it is possible to analogously use a model called "coupled," which is expressed as follows:
and With:
Vorteilhaft wendet man unabhängig davon, ob man das Modell mit Kopplung oder das Modell ohne Kopplung betrachtet, die Zustandsregelung auf das oben genannte Modell an:
und mit der Bestimmung i = d für die Verteilungsregelung, und i = o für die Orientierungsregelung.Advantageously, irrespective of whether the model with coupling or the model without coupling is considered, the state control is applied to the above-mentioned model:
and with the determination i = d for the distribution control, and i = o for the orientation control.
Auch hier kann man, unabhängig davon, ob man die Verteilungsbewegung (Vorschub) oder die Orientierungsbewegung (Rotation) annimmt, sinngemäß denselben virtuellen Modelltyp und dasselbe Prinzip der Zustandsregelung mit der Platzierung der Pole verwenden.Here too, regardless of whether one accepts the distribution movement (feed) or the orientation movement (rotation), one can mutatis mutandis use the same virtual model type and the same principle of state control with the placement of the poles.
Vorzugsweise und zur Vereinfachung der Rechnung nimmt man wie in
In einem besonders bevorzugten Fall, und ebenfalls zur Vereinfachung der Rechnung nimmt man ki0 mit 1 an, das heißt, dass die Steuerung eine Zustandsrückführung mit einer einheitlichen Verstärkung für die Komponente der momentanen Geschwindigkeit x1 aufweist.In a particularly preferred case, and also to simplify the calculation, k i0 is assumed to be 1, that is, the controller has state feedback with a uniform gain for the instantaneous velocity component x 1 .
Schließlich kann der dynamische Filter, der beim Schritt (a) der Filterung auf den Geschwindigkeitssollwert Vi angewandt wird, und der dem Regelgesetz entspricht, das in
Für das Modell mit Kopplung erhält man ebenfalls:
Die Matrix A – BK (bzw. A – B1K) bildet hier die Entwicklungsmatrix des virtuellen Modells im geschlossenen Regelkreis.The matrix A - BK (or A - B 1 K) forms the development matrix of the virtual model in a closed loop.
In dieser Eigenschaft ist zu bemerken, dass die Anwendungsmatrizen der Steuerung „B” des Modells ohne Kopplung und B1 des Modells mit Kopplung vorzugsweise identisch (B = B1) sind, die Entwicklungsmatrix A – BK ist unabhängig davon dieselbe, ob man das Modell nun mit oder ohne Kopplung betrachtet.In this property, it should be noted that the application matrices of control "B" of the model without coupling and B 1 of the model with coupling are preferably identical (B = B 1 ), the development matrix A - BK is the same regardless of whether one is the model now considered with or without coupling.
Die erfindungsgemäße Methode zur Auflösung (und zur Definition des Filters) kann somit vorteilshalber unterschiedslos auf beide Modelle angewandt werden.The method according to the invention for the resolution (and for the definition of the filter) can thus be applied without distinction to both models for the sake of advantage.
Im Falle des oben vorgeschlagenen dynamischen Modells kann die besagte Entwicklungsmatrix des virtuellen Modells im geschlossenen Regelkreis folgendermaßen dargestellt werden: In the case of the dynamic model proposed above, the said closed-loop virtual model development matrix can be represented as follows:
Vorzugsweise werden die Korrekturverstärkungen ki1, ki2 beim Schritt der Sollwertfilterung in Abhängigkeit vom Typisierungsparameter Tc ausgedrückt, sodass man aus der Entwicklungsmatrix A – BK des virtuellen Modells im geschlossenen Regelkreis eine Sub-Matrix Ar der Dimension 2×2 extrahieren kann, welche einerseits die besagten Korrekturverstärkungen ki1, ki2 mit zwei Zusatzkomponenten des Zustandsvektors verbindet, wobei diese Komponenten vorzugsweise jeweils der Winkelgeschwindigkeitskomponente des Pendelns x3 und der Winkelkomponente des Pendelns x4 entsprechen, und deren Eigenwerte λ andererseits einen reellen Abschnitt ungleich Null besitzen, der vollkommen durch den besagten Typisierungsparameter Tc bestimmt wird.The correction gains k i1 , k i2 are preferably expressed in the step of the setpoint filtering in dependence on the typing parameter Tc, so that a sub-matrix Ar of
In Bezug auf das oben genannte Modell kann man hier aus der Entwicklungsmatrix im geschlossenen Regelkreis die Sub-Matrix Ar = [(A – BK)i, j] extrahieren, mit i = (3, 4) und j = (3, 4), welche in der Praxis ausreicht, um die Dynamik des Systems zu beschreiben: With respect to the above model, one can extract here from the closed-loop development matrix the sub-matrix Ar = [(A-BK) i, j], where i = (3, 4) and j = (3, 4) which in practice is sufficient to describe the dynamics of the system:
Die Erfinder haben tatsächlich festgestellt, dass es entsprechend einem Merkmal, das an sich bereits eine eigene Erfindung darstellen könnte, und unabhängig davon, ob die Korrekturverstärkungen in Abhängigkeit von einem selben Typisierungsparameter Tc ausgedrückt werden oder nicht, möglich ist, bei einer ersten Annäherung eine Einstellung der Dynamik des Modells mit einer Zustandsregelung im geschlossenen Regelkreis, wobei das Modell der (vollständigen) Entwicklungsmatrix A – BK besitzt, ausgehend von einer Platzierung der Pole einer Sub-Matrix Ar der besagten Entwicklungsmatrix A – BK vorzunehmen, wobei die besagte Sub-Matrix Ar tatsächlich ein ausreichendes Sub-System darstellt, um annähernd die Dynamik des gesamten Systems zu beschreiben.In fact, the inventors have found that it is possible to adjust at a first approximation in accordance with a feature which in itself may already be a separate invention and whether or not the correction gains are expressed in dependence on a same typing parameter Tc the dynamics of the model with closed-loop state control Control loop, wherein the model of the (complete) development matrix A - BK has, starting from a placement of the poles of a sub-matrix Ar of the said development matrix A - BK make, said sub-matrix Ar is actually a sufficient subsystem to approximately to describe the dynamics of the entire system.
Eine solche Eigenschaft ermöglicht jedoch vorteilhaft die vereinfachte und beschleunigte Berechnung der Eigenwerte, und folglich die Umsetzung der Filterung des Geschwindigkeitssollwerts.However, such a feature advantageously allows the simplified and accelerated calculation of the eigenvalues, and thus the implementation of the filtering of the velocity setpoint.
Im vorliegenden Fall ist das besagte Sub-System ein System mit einer Determinante ungleich Null, die die Korrekturverstärkungen ki1, ki2 mit den beiden Komponenten des Zustandsvektors X verbindet, die jeweils der Winkelgeschwindigkeitskomponente x3 und der Pendelwinkelkomponente x4 entsprechen.In the present case, said sub-system is a non-zero determinant system connecting the correction gains k i1 , k i2 to the two components of the state vector X corresponding respectively to the angular velocity component x 3 and the pendulum angle component x 4 .
Die Gültigkeit der Annäherung kann vor allem von der Tatsache abhängen, ob die oben genannten Korrekturverstärkungen ki1, ki2 im vollständigen System entsprechend der Entwicklungsmatrix A – BK einen relativ geringen, oder gar vernachlässigbaren Einfluss bei der Bestimmung der repräsentativen Komponente der momentanen Geschwindigkeit x1, vor allem im Vergleich zum Einfluss der Koeffizienten der Zustandsmatrix A (und genauer des Koeffizienten a1 im vorherigen Beispiel, der seinerseits von den Strukturmerkmalen des Hebezeugs
In der Praxis kann diese Annäherung vor allem überprüft werden, solange der Typisierungsparameter Tc unter einem vorbestimmten Grenzwert bleibt.In practice, this approximation can be checked especially as long as the typing parameter Tc remains below a predetermined limit.
In einem besonders bevorzugten Fall besitzen die Eigenwerte λ der Sub-Matrix Ar einen reellen Abschnitt Re(λ) ungleich Null und direkt proportional oder gar gleich dem besagten Typisierungsparameter Tc oder umgekehrt 1/Tc zum Typisierungsparameters.In a particularly preferred case, the eigenvalues λ of the sub-matrix Ar have a real section Re (λ) not equal to zero and directly proportional or even equal to the said typing parameter Tc or conversely 1 / Tc to the typing parameter.
Vorzugsweise wird der reelle Abschnitt Re(λ) der besagten Eigenwerte selbst ausschließlich durch den Typisierungsparameter Tc bestimmt und zum Beispiel genau gleich entgegengesetzt zur Umkehr –1/Tc des Typisierungsparameters, wie in
Man kann somit ganz einfach eine umgehende Positionierung der Pole nur durch die Einstellung des Wertes des Typisierungsparameters Tc vornehmen, was ausreicht, um den besagten reellen Abschnitt Re(λ) zu charakterisieren.Thus, one can easily make an immediate positioning of the poles only by adjusting the value of the typing parameter Tc, which is sufficient to characterize the said real section Re (λ).
Genauer gesagt nähert ein anwachsender Typisierungsparameter Tc hier die Pole der imaginären Achse einander an (durch die Reduzierung des Absolutwertes ihres reellen Abschnitts) und verleiht somit der Filterung einen reaktiveren Charakter.More specifically, an increasing typing parameter Tc here approximates the imaginary axis poles to each other (by reducing the absolute value of their real portion) and thus gives the filtering a more reactive character.
Umgekehrt dazu entfernt ein geringer werdender Typisierungsparameter Tc die Pole der imaginären Achse voneinander, durch die Steigerung des Absolutwertes ihres reellen Abschnitts, und verleiht somit der Filterung einen weniger reaktiven, aber mehr gedämpften Charakter.Conversely, a decreasing typing parameter Tc removes the imaginary axis poles from each other by increasing the absolute value of their real portion, thus giving the filtering a less reactive but more subdued character.
Außerdem werden die Sub-Matrix Ar und der Ausdruck der Korrekturverstärkungen ki1, ki2 vorzugsweise so ausgesucht, dass der imaginäre Abschnitt der besagten Eigenwerte Im(λ) unabhängig vom Typisierungsparameter Tc sind.In addition, the sub-matrix Ar and the expression of the correction gains k i1 , k i2 are preferably selected such that the imaginary portion of said eigenvalues Im (λ) are independent of the typing parameter Tc.
Somit kann die Dynamik des Systems bei einer gegebenen materiellen Konfiguration des Hebezeugs, und genauer bei einem gegebenen konstanten imaginären Abschnitt Im(λ) vorzugsweise vollkommen durch die Auswahl des Werts des Typisierungsparameters Tc definiert werden.Thus, for a given material configuration of the hoist, and more specifically for a given constant imaginary section Im (λ), the dynamics of the system may preferably be completely defined by the selection of the value of the typing parameter Tc.
In der Praxis kann dieser imaginäre Abschnitt Im(λ) von der materiellen Konfiguration des Hebezeugs, und vor allem im oben genannten dynamischen Modell von der Länge L des Tragseils
Vorzugsweise erfolgt die Auswahl der Korrekturverstärkungen (ki1, ki2) wie folgt: wobei i = d für die Verteilungssteuerung, und i = o für die Orientierungssteuerung ist.The selection of the correction gains (k i1 , k i2 ) preferably takes place as follows: where i = d for the distribution control, and i = o for the orientation control.
Die Sub-Matrix Ar kann folgendermaßen zum Ausdruck gebracht werden: sodass sich ihre Eigenwerte wie folgt darstellen: The sub-matrix Ar can be expressed as follows: so their eigenvalues are as follows:
Man findet hier, wie oben angegeben und wie in
Denn der reelle Abschnitt Re(λ) der besagten Pole (Eigenwerte) hat hier den Wert 1/Tc, während der imaginäre Abschnitt Im(λ) der besagten Pole (Eigenwerte), der hier den Werthat, vorzugsweise unabhängig vom Typisierungsparameter ist.For the real section Re (λ) of the said poles (eigenvalues) has the
Vorteilhaft ist der besagte imaginäre Abschnitt hier für eine gegebene materielle Konfiguration des Hebezeugs konstant, wenn man einen konstanten Wert für die Länge L des Tragseils annimmt, für den Fall der Steuerung gemäß der Vorschubbewegung T, oder wenn man konstante Werte für die Länge L des Hängeseils und für den Abstand x vom Anschlagpunkt H bis zur Rotationsachse annimmt, für den Fall der Steuerung mittels Rotationsbewegung R.Advantageously, said imaginary section here is constant for a given material configuration of the hoist, assuming a constant value for the length L of the hoisting rope, in the case of control according to the advancing movement T , or if constant values for the length L of the suspending rope and assumes for the distance x from the stop point H to the axis of rotation, in the case of the control by means of rotational movement R.
Außerdem wird festgehalten, dass das Verfahren, und genauer die vorgeschlagenen Modelle es vorteilshalber ermöglichen, die Länge L des Tragseils
Im Besonderen werden die Korrekturverstärkungen ki1, ki2 vorzugsweise auch in Abhängigkeit von der Länge L des Tragseils
Auf diese Art können die Korrekturverstärkungen ki1, ki2 der Zustandsregelung, und folglich die Filterung des Geschwindigkeitssollwerts in Abhängigkeit von den Variationen der Länge L des Tragseils
Im oben genannten Beispiel lässt man die Länge L in die Berechnung der Verstärkungen durch den Koeffizienten b2 einfließen.In the above example, the length L is included in the calculation of the gains by the coefficient b 2 .
Somit kann man das virtuelle Modell permanent der reellen momentanen Konfiguration des Hebezeugs
Auf diese Art erhöht man die Präzision und die Zuverlässigkeit der Steuerung durch Filterung des Geschwindigkeitssollwerts. In this way one increases the precision and reliability of the control by filtering the speed setpoint.
Die Abschätzung der Länge L des Tragseils kann beispielsweise aus der Zählung der durchgeführten Umdrehung einer Winde zum Aufrollen/Abrollen des Tragseils
Im Übrigen wird festgehalten, dass sich die gewollte manuelle Einstellung der Dynamik der Filterung durch die Auswahl des Wertes des Typisierungsparameters Tc vorteilhaft von der automatischen Einstellung unterscheidet und mit dieser nicht korreliert ist, die darin besteht, das Modell, und genauer den einen oder den anderen Koeffizienten der Zustandsmatrix A an die momentane materielle Konfiguration des Hebezeugs
In anderen Worten ausgedrückt ermöglicht es der Typisierungsparameter Tc somit, den Typen des gewünschten dynamischen Verhaltens unabhängig von der materiellen Konfiguration des Hebezeugs einzustellen, und genauer, bei einer gegebenen materiellen Konfiguration (Gewichte, Trägheit, Hubhöhe) die Dynamik des Systems frei aus einer Vielzahl von verfügbaren Modi auszuwählen.In other words, the typing parameter Tc thus makes it possible to set the type of desired dynamic behavior independent of the material configuration of the hoist, and more specifically, given a given material configuration (weights, inertia, lifting height), the dynamics of the system freely from a plurality of select available modes.
Außerdem ist festzuhalten, dass die Korrekturverstärkungen ki1, ki2 ebenso wie die Pole, die die Dynamik des modellierten Systems kennzeichnen, vorteilhaft in expliziter und deterministischer Form durch Formeln definiert werden, die ausschließlich einerseits vom Typisierungsparameter Tc abhängig sind, und andererseits von Eingabedaten in Verbindung mit der materiellen Konfiguration des Systems (Masse m der schwebenden Last, Masse M des Wagens, Länge L des Tragseils, Trägheitsmodul lγ des Hebezeugs, Abstand x zur Rotationsachse des Anschlagpunktes).It should also be noted that the correction gains k i1 , k i2, as well as the poles characterizing the dynamics of the modeled system, are advantageously defined in explicit and deterministic form by formulas which depend exclusively on the one hand on the typing parameter Tc and on the other hand on input data in Connection with the material configuration of the system (mass m of the suspended load, mass M of the wagon, length L of the suspension rope, inertia modulus lγ of the hoist, distance x to the axis of rotation of the attachment point).
Auf diese Art können die Korrekturverstärkungen ki1, ki2 ebenso wie die Pole direkt und umgehend basierend auf diesen Daten berechnet werden, ohne dass man gezwungen wäre, die Kartografien (Abaki oder Datenbanken) vorab festzulegen, im Speicher abzulegen und regelmäßig abzufragen, die den verschiedenen vorhersehbaren Betriebssituationen des Hebezeugs beispielsweise in Form von Punktewolken verschiedene Korrekturverstärkungswerte zuordnen würden, die an jede Ladesituation und/oder jede räumliche Konfiguration des Hebezeugs angepasst sind.In this way, the correction gains k i1 , k i2 as well as the poles can be computed directly and promptly based on these data without being forced to predetermine, store in memory and periodically interrogate the cartographies (abaki or databases) assign different correction gain values, which are adapted to each loading situation and / or each spatial configuration of the hoist different predictive operating situations of the hoist, for example in the form of point clouds.
Auch hier ermöglicht das verwendete Verfahren eine Erleichterung der Datenspeicherkapazitäten, die zur Steuerung des Hebezeugs nötig sind.Again, the method used to facilitate the data storage capacities that are necessary to control the hoist.
Als Anhaltspunkt kann der Typisierungsparameter Tc aus einem Bereich ausgewählt werden, der zwischen 0,2 und 2, vorzugsweise zwischen 0,3 (
Im vorliegenden Fall entsprechen die niedrigen Tc Werte einem „gedämpften” Unterstützungsmodus, relativ langsam und stabil, und die hohen Tc Werte einem „reaktiven” Unterstützungsmodus, schneller und etwas weniger stabil als der gedämpfte Modus.In the present case, the low Tc values correspond to a "damped" assist mode, relatively slow and stable, and the high Tc values to a "reactive" assist mode, faster and somewhat less stable than the damped mode.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen Steuerschritt im offenen Regelkreis, der darin besteht, den gefilterten Steuersollwert (gefilterter Geschwindigkeitssollwert) Y, das heißt
In anderen Worten ermöglicht die Erfindung die virtuelle Definition eines Geschwindigkeitssollwerts x1 bei der Filterung, der es dem virtuellen System ermöglicht, die durch die Auswahl des Typisierungskoeffizienten Tc festgelegten Geschwindigkeits- und Stabilitätskriterien zu erfüllen, und diesen Geschwindigkeitssollwert x1 aus einer virtuellen Modellierung auf das reelle Hebezeug
Zu diesem Zweck wird festgehalten, dass ein eventuelles reelles Pendeln, das als Konsequenz der Anwendung des gefilterten Sollwerts auf das reelle Hebezeug angewandt wird, in jedem Fall intrinsisch verringert würde, schon allein aus dem Grunde, dass der besagte gefilterte Sollwert genau so ausgearbeitet wird, dass das Auftreten eines solchen Pendelns minimiert oder gar verhindert wird. For this purpose, it is noted that any real commutation applied to the real hoist as a consequence of the application of the filtered set point would in any case be intrinsically reduced, if only for the reason that the said filtered set point is worked out in the same way, that the occurrence of such commuting is minimized or even prevented.
In jedem Fall ermöglicht die Erfindung so vorteilhaft die Vereinfachung der Struktur des Hebezeugs
Darüber hinaus beschränkt man so die Anzahl an durchzuführenden Messungen und Informationsverarbeitungen, wodurch die Berechnungen erleichtert, und folglich die Größe und der Energieverbrauch der eingebauten elektronischen Steuervorrichtung am Hebezeug
Die Zuverlässigkeit einer solchen Anwendung im offenen Regelkreis setzt selbstverständlich voraus, dass das reelle System der schwebenden Last am Hebezeug
Die Erfindung betrifft als solches auch einen Rechner oder einen Datenträger, der von einem Rechner gelesen werden kann, der Codeelemente eines EDV-Programms empfängt oder enthält, das die Umsetzung eines erfindungsgemäßen Ansteuerverfahrens ermöglicht, wenn die besagten Codeelemente vom besagten Rechner gelesen werden.As such, the invention also relates to a computer or a data carrier that can be read by a computer that receives or contains code elements of a computer program that allows the implementation of a driving method according to the invention, when said code elements are read by said computer.
Die Erfindung betrifft schließlich als solche ein Hebezeug
Gemäß der Erfindung werden die Antriebsvorrichtung(en) des besagten Hebezeugs
Selbstverständlich lässt sich die Erfindung keinesfalls nur auf die beschriebenen Varianten einschränken, da vor allem der Fachmann in der Lage ist, die einen oder anderen oben genannten Merkmale zu isolieren oder frei miteinander zu kombinieren, oder diese durch gleichwertiges zu ersetzen.Of course, the invention can in no way be limited only to the variants described, since above all the skilled person is able to isolate one or the other features mentioned above or combine freely with each other, or to replace them with equivalent.
Im Besonderen wäre es durchaus möglich, jedes andere geeignete Modell und/oder jedes andere räumliche Koordinatensystem zu verwenden, auch wenn die Anzahl der Komponenten des Zustandsvektors X und/oder die Formulierung der Korrekturverstärkungen in Abhängigkeit vom Typisierungsparameter Tc entsprechend angepasst werden muss.In particular, it would be quite possible to use any other suitable model and / or spatial coordinate system, even though the number of components of the state vector X and / or the formulation of the correction gains must be adjusted accordingly depending on the typing parameter Tc.
Vorzugsweise ermöglicht es die Erfindung, das Pendeln einer schwebenden Last
Vorteilshalber ermöglicht die Einfachheit des angewandten Verfahrens und Modells den Erhalt einer ausreichend präzisen Schätzung des Pendelverhaltens der schwebenden Last, um einerseits das Pendeln etwas abzuschwächen, und andererseits die gewünschte Reaktionsfähigkeit gegenüber den Schwankungen des Geschwindigkeitssollwerts beizubehalten, ohne sich deshalb mit schweren Rechenvorgängen mit komplexen Algorithmen zu belasten, die darauf abzielen würden, eine(n) optimierte Geschwindigkeit und/oder Weg zu erhalten.For the sake of convenience, the simplicity of the method and model used allows one to obtain a sufficiently precise estimate of the pendulum behavior of the suspended load, on the one hand, to somewhat reduce commuting, and, on the other, to maintain the desired responsiveness to the velocity setpoint fluctuations, without resorting to heavy computations involving complex algorithms which would aim to obtain an optimized speed and / or path.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109305628A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-05 | 南通通镭软件有限公司 | A kind of container in hoisting status is anti-to shake method |
FR3071240A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-22 | Manitowoc Crane Group France | DYNAMIC OPTIMIZATION OF A CRANE LOAD CURVE |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106365043B (en) * | 2016-09-12 | 2018-07-03 | 同济大学 | Bridge crane semi-loop constant speed prevents shaking control method |
CN106348172B (en) * | 2016-09-28 | 2018-03-30 | 上海海事大学 | Crane of the family based on positive and negative POSICAST input shapers method is anti-to shake control method |
FR3056976B1 (en) * | 2016-10-05 | 2018-11-16 | Manitowoc Crane Group France | METHOD OF CONTROLLING ANTI-BALLING CRANE WITH FILTER OF THE THIRD ORDER |
TWI676088B (en) * | 2019-01-11 | 2019-11-01 | 國立高雄科技大學 | Backup system for detecting failure of a power-assisted device |
CN113651239A (en) * | 2021-07-15 | 2021-11-16 | 深圳市海浦蒙特科技有限公司 | Speed adjusting method, device and equipment of crane system |
CN113682956B (en) * | 2021-07-19 | 2023-06-02 | 杭州大杰智能传动科技有限公司 | Material environment condition automatic identification and analysis method and system for intelligent tower crane |
CN116424555B (en) * | 2023-06-12 | 2023-08-29 | 四川腾盾科技有限公司 | Unmanned aerial vehicle hanging swing eliminating and control method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2704847A1 (en) | 1993-05-05 | 1994-11-10 | Bertin & Cie | Process and device for limiting the swing of a load suspended from a motorised support |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6631300B1 (en) * | 1999-11-05 | 2003-10-07 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Nonlinear active control of dynamical systems |
WO2006115912A2 (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Georgia Tech Research Corporation | Combined feedback and command shaping controller for multistate control with application to improving positioning and reducing cable sway in cranes |
-
2014
- 2014-01-30 FR FR1450751A patent/FR3016872B1/en active Active
-
2015
- 2015-01-19 DE DE102015100669.3A patent/DE102015100669A1/en active Pending
- 2015-01-30 CN CN201510051412.2A patent/CN104817016B/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2704847A1 (en) | 1993-05-05 | 1994-11-10 | Bertin & Cie | Process and device for limiting the swing of a load suspended from a motorised support |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109305628A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-05 | 南通通镭软件有限公司 | A kind of container in hoisting status is anti-to shake method |
FR3071240A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-22 | Manitowoc Crane Group France | DYNAMIC OPTIMIZATION OF A CRANE LOAD CURVE |
EP3459899A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-27 | Manitowoc Crane Group France | Dynamic optimisation of a crane load curve |
US10865075B2 (en) | 2017-09-21 | 2020-12-15 | Manitowoc Crane Group France | Dynamic optimization of a crane load curve |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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