DE19709381A1

DE19709381A1 - Verfahren zur Unterdrückung von Pendelbewegungen einer zum Transport an einer Laufkatze hängenden Last im Zielort

Info

Publication number: DE19709381A1
Application number: DE1997109381
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof Dr Ing Wagner; Dirk Dipl Ing Rother
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-10

Description

Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Unterdrückung von Pendelbewegungen einer zum Transport an einer Laufkatze hängenden Last im Zielort.

Verfahren zur Unterdrückung von Pendelbewegungen einer Last im Zielort sind schon seit längerem bekannt. In DE OS 37 10 492 A1 wird ein Verfahren beschrieben, durch welches die Pendelbewegung einer sich an mehreren Seilen gleicher Länge befindlichen Last im Zielort dadurch unterdrückt wird, daß die Abbremsung der Bewegung der Laufkatze vor dem Zielort mit einem negativen Beschleunigungs-Zeit-Verlauf erfolgt, der dem positiven Beschleunigungs- Zeit-Verlauf bei der Anfahrt entspricht.

Die Ermittlung des Beschleunigungs-Zeit-Verlaufs für die Bremsung setzt also voraus, daß zum Zeitpunkt dieser Ermittlung der Verlauf der Beschleunigung bei der Anfahrt bekannt ist. Weiterhin ist die Durchführung dieses Verfahrens darauf beschränkt, das zum Beginn der Katzfahrt die Auslenkung und die Schwinggeschwindigkeit der Last gleich Null sein muß.

Aus der Zeitschritt "Hebezeuge und Fördermittel" (36, 1996, Heft 3, Seiten 70-73) ist ein weiteres Verfahren bekannt, welches eine Erweiterung des oben genannten Verfahrens darstellt. Dieses Verfahren läßt zu, daß die Pendelauslenkung zu Fahrtbeginn auch ungleich Null sein kann. Dem Beschleunigungszeitverlauf beim Anfahren wird eine weitere Beschleunigungsphase vorangestellt, in der der Pendelwinkel zu Null gebracht wird.

Als nachteilig bei den bekannten Verfahren ist anzusehen, daß zur Ermittlung des Beschleunigungs-Zeit-Verlaufs für die Bremsung der Bewegung der Katze Informationen über den zeitlich früher liegenden Teil der Fahrt vorliegen müssen. Für eine vorgegebene Fahrtstrecke muß im Voraus vor Beginn der Fahrt der gesamte Beschleunigungs-Zeit-Verlauf ermittelt werden. Nach Beginn der Fahrt ist es nicht mehr möglich, auf eventuell eintretende äußere Störungen zu reagieren. Nach dem Auftreten einer Störung (z. B. durch Windeinfluß) kann nicht mehr ein pendelfreier Zustand im Zielort erreicht werden. Die bekannten Verfahren können nicht angewendet werden, wenn zur Zeit des Berechnungsbeginns die Fahrgeschwindigkeit der Katze ungleich Null ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, unabhängig vom bisherigen Fahrtverlauf und ohne Kenntnis des Beschleunigungs-Zeit-Verlaufs bei der Anfahrt zu einem beliebigen Zeitpunkt der Fahrt den Beschleunigungs-Zeit-Verlauf für die restliche Fahrtzeit gerade so zu ermitteln, daß im Zielpunkt die Pendelbewegung der Last Null ist (Fig. 1). Als Eingangsgrößen für die Ermittlung des Beschleunigungs-Zeit-Verlaufs dienen nur die momentan meßbaren Parameter der vorliegenden Schwingungssituation.

Als Vorteil der Erfindung ist zu nennen, daß der Zeitpunkt der Ermittlung des Beschleunigungs- Zeit-Verlaufs so gewählt werden kann, daß er z. B. nach einer Störung der Schwingungssituation durch äußere Einflüsse (durch Wind, Schienenstoß o. ä.) oder nach Änderung der Systemgrößen (Änderung der Schwingungsdauer T nach Auf- oder Abbewegungen der Last) liegt und diese so berücksichtigt. Die zugrundeliegenden Berechnungen werden einmal pro Katzfahrt (vorzugsweise während der Beharrungsfahrt) durchgeführt. Anschließend wird überwacht, ob sich die Schwingungssituation der Last gegenüber der der Berechnung zugrundegelegten Situation geändert hat. Ist dies der Fall, wird die Berechnung ein weiteres Mal durchgeführt.

Vorteil der Erfindung ist also, daß auch im störungsbehafteten Betrieb die Last millimetergenau positioniert wird, was insbesondere im automatisierten Betrieb wichtig ist.

Für die Größen Zielabstand s(t), Fahrgeschwindigkeit (t), Pendelauslenkung a(t) und Auslenkungsgeschwindigkeit (t) können aus den bekannten Differentialgleichungen unter der Annahme einer harmonischen Schwingung die entsprechenden Gleichungen der zeitlichen Verläufe ermittelt werden. Mit der Forderung der Pendelfreiheit im Zielpunkt ergibt sich ein nichtlineares Gleichungssystem in Abhängigkeit des momentanen Schwingungszustandes. Bei einem gegebenen System mit der Schwingungsdauer T ist lediglich die zu einem Zeitpunkt gehörige Pendelauslenkung a, die Pendelgeschwindigkeit sowie die momentane Fahrtgeschwindigkeit sowie die Zielentfernung s notwendig, um den momentanen Schwingungszustand zu charakterisieren. Diese physikalischen Größen werden direkt durch geeignete Meßwertaufnehmer erfaßt oder aus anderen Größen berechnet.

Erfindungsgemäß wird für den Bremsvorgang ein mindestens zweistufiger negativer Beschleunigungs-Zeit-Verlauf vorgesehen (Fig. 2). Ebenfalls möglich ist ein Ansatz anderer Funktionen. Es ergibt sich mit diesem Ansatz ein vierdimensionales nichtlineares Gleichungssystem in den unbekannten Parametern t₁, t₂, ₁, ₂. Dieses Gleichungssystem kann numerisch mit geeigneten Algorithmen gelöst werden. Daher ist ein leistungsfähiges Rechnersystem vorzusehen. Eine mögliche analytische Lösung ist ebenfalls denkbar, obgleich wegen der Form der Gleichungen nicht wahrscheinlich. Es ergibt sich ein Beschleunigungs-Zeit- Verlauf ab dem momentanen Zeitpunkt, der die Pendelbewegung der Last im Zielort unterdrückt.

Erfindungsgemäß kann die Berechnung des Verfahrens dadurch vereinfacht werden, daß sämtliche physikalische Größen dimensionslos gemacht werden. Es wird dadurch erreicht, daß die Eingangsgrößen a, , , T und s durch einen Bezug auf die Fahrgeschwindigkeit und die Schwingungsdauer auf die dimensionslosen Größen A, Å und S abgebildet werden. Durch mathematische Umformungen des sich ergebenden Gleichungssystems kann die Zahl der Gleichungen und Unbekannten auf zwei reduziert werden. Als Vorteil dieser Maßnahme ist eine verringerte Rechenzeit zur Lösung des nichtlinearen Gleichungssystems zu nennen.

Erfahrungsgemäß ist die Lösung von nichtlinearen Gleichungssystemen mit einem erhöhten Rechenaufwand und auftretenden Konvergenzproblemen verbunden. Da in dem beschriebenen Verfahren die Berechnungen während der Katzfahrt vonstatten gehen müssen, ist eine schnelle und sichere Konvergenz gefordert. Daher wird ferner durch diese Erfindung vorgeschlagen, für sehr viele mögliche Kombinationen der Eingangsparameter zuvor berechnete Startwerte für die numerische Lösung des Gleichungssystems als Gitterpunkte in einem Speicher zu halten und die Startwerte für den gerade vorliegenden Schwingungszustand durch Interpolation zwischen den jeweils nächstliegenden Gitterpunkten zu ermitteln.

Da nur eine begrenzte Anzahl von Eingangsgrößenkombinationen (A, Å, S) vorliegt, ist der Speicheraufwand endlich. Insbesondere durch den Einsatz moderner Rechnertechnik hält sich der benötigte Aufwand in Grenzen.

Als Beispiele für die Anwendung des beschriebenen Verfahrens sei der Einsatz in automatisierten Krananlagen zur genauen Positionierung der Last genannt. Des weiteren ist der Einsatz des beschriebenen Verfahrens bei fördertechnischen Geräten möglich, bei denen sich die Last an einem schwingfähigen Mast oder Ausleger befindet (z. B. Regalbediengerät).

Beim Vorhandensein von zwei Pendelbewegungen in unterschiedlichen Koordinatenrichtungen ist ebenfalls ein Einsatz des beschriebenen Verfahrens möglich (z. B. bei Pendelungen durch Kran- und Katzfahrt).

Claims

1. Verfahren zur Unterdrückung von Pendelbewegungen einer zum Transport an einer Laufkatze hängenden Last im Zielort, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem einzigen beliebigen Zeitpunkt der Beharrungsfahrt aus den ermittelten Momentanwerten der Auslenkung und Auslenkungsgeschwindigkeit der pendelnden Last ein Beschleunigungs-Zeit-Verlauf für die verbleibende Fahrt ermittelt wird, der so beschaffen ist, daß bei Beendigung der Fahrt im vorgegebenen Zielpunkt die Pendelung der Last gleich Null ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Bremsvorgang vor dem Zielort ein mindestens zweistufiger negativer Beschleunigungs-Zeit-Verlauf angesetzt wird.

3. Verfahren nach einem oder mehreren weiter oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es auf eine an einem nach oben oder zur Seite gerichteten Mast oder Ausleger befindliche Last angewendet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren weiter oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vereinfachung der notwendigen Berechnungen für alle physikalischen Größen dimensionslose Schreibweise eingeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren weiter oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Geschwindigkeit und Konvergenz der numerischen Berechnungen eine große Anzahl von zuvor ermittelten Startwerten für verschiedene Schwingungssituationen in einem Speicher gehalten werden und zwischen den jeweils der augenblicklichen Situation nächstliegenden Gitterpunkten interpoliert wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren weiter oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zeitpunkt des Rechenbeginns ein Hub oder eine Absenkung der Last erfolgt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren weiter oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es in mehreren Koordinatenrichtungen gleichzeitig angewendet wird, z. B. bei einer gleichzeitigen Pendelung durch eine Fahrt von Kran und Katze.

8. Verfahren nach einem oder mehreren weiter oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es während einer Fahrt zu einem Zielort nach einer Änderung der Schwingungssituation (z. B. durch äußere Störeinflüsse) wiederholt durchgeführt wird.