DE2637696A1

DE2637696A1 - Gantry crab position regulation system - has detector-regulator generating control voltage for crab driving motor

Info

Publication number: DE2637696A1
Application number: DE19762637696
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Ing Doerrscheidt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-08-21
Filing date: 1976-08-21
Publication date: 1978-02-23

Abstract

The system regulates the position of a crab travelling along a crane gantry, load handling tackle being suspended from the crab by a rope. The control voltage (u) of the crab driving motor is generated by a detector/regulator, which has a feedback with proportional members (26-30) of the same number as the sections of rack to be controlled. There are biased by the condition variable (x1-x5) and have variable values at constant intervals. It also has a pre-filter (31), also with variable values at constant intervals. The values of the members and the pre-filter are set to the final time after movement to the plan has been completed.

Description

Vorrichtung zur Regelung der Lage einer längs einerDevice for regulating the position of a along a

Verladebrücke beweglichen Laufkatze Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Lage eines längs einer Verladebrücke beweglichen Katzfahrzeugs, an dem über ein Seil eine Lastaufnehmeeinrichtung befestigt ist.Loading bridge movable trolley The invention relates to a device for regulating the position of a movable one along a loading bridge Trolley to which a load handling device is attached via a rope.

Um die Förderleistung einer derartigen Vorrichtung zu steigern, ist es erforderlich, die Laufkatze möglichst schnell längs des gewünschten Weges zu transportieren. Der an dem Seil aufgehängte Greifer führt dabei mit oder ohne Last Pendelungen aus. Erst nach dem Abklingen der Pendelungen bzw. bei einer Dämpfung auf nicht mehr störende Ausschläge kann die Last an der vorgesehenen Stelle aufgenommen bzw. abgegeben werden. Bis zum Abklingen der Pendelungen vergeht Zeit. Die Pendelungen behindern demnach die Erhöhung der Förderleistung.To increase the delivery rate of such a device is it is necessary to close the trolley along the desired path as quickly as possible transport. The gripper suspended from the rope guides with or without a load Pendulums. Only after the oscillations have subsided or when there is damping the load can be absorbed at the intended point in the event of deflections that are no longer bothersome respectively. be delivered. It takes time for the oscillations to subside. The pendulums therefore hinder the increase in the delivery rate.

Es ist bereits eine zeitoptimale Steuerung eines Erzentladers bekannt, bei der die Laufkatze in Abhängigkeit von der Fahrweite nach vier grundsätzlich verschiedenen Programmen gesteuert wird. An Hand der gewünschten Fahrweite müssen bei dieser Steuerung zuerst z.B. mit Hilfe eines Diagramms, die durch die Programme festgelegten optimalen Schaltzeiten ausgewählt werden. Diese Methode bedingt einen aufwendigen Regler. Außerdem liefert diese Methode nur dann ein einwandfreies Ergebnis, wenn die aus Laufkatze, Seil und Greifer bzw. Last bestehende Regelstrecke ein System von höchstens vierter Ordnung darstellt.A time-optimized control of an ore loader is already known, in which the trolley basically after four depending on the driving distance different programs. Must be based on the desired driving distance with this control first e.g. with the help of a diagram that is generated by the programs specified optimal switching times can be selected. This method requires one elaborate regulator. In addition, this method only delivers a perfect result if if the control line consisting of trolley, rope and grab or load is a system of at most the fourth order.

Dies trifft jedoch zumeist nicht zu, da durch die Verzögerung des Katzantriebs die Ordnung des Systems zumindest um den Wert eins erhöht wird eZeitoptimale Steuerung eines Erzentladers" von P. Hippe in Regelung technik und Prozeß-Datenverarbeitung", H. 8, 18. Jahrgang 1970, s. 346-350).However, this is usually not the case, as the delay in the Trolley drive the order of the system is increased by at least one Control of an ore loader "by P. Hippe in control technology and process data processing", H. 8, 18th year 1970, p. 346-350).

Weiterhin ist eine Anordnung zur selbsttätigen Kompensation der Lastpendelungen bei Katzfahrantrieben bekannt, bei der während des Einlaufvorgangs in die vorgegebene Zielposition der Pendelwinkel des Greifers bzw. der Last durch eine von der Größe der Pendelungen abhängige Verzögerung des Katzfahrantriebs abgebaut wird. Die Geschwindigkeit des Katzfxhrantriebs ist bei dieser Anordnung auf einen trapezförmigen Verlauf festgelegt. Die Anordnung enthält eine Rechenschaltung, mit der die Katzgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom jeweiligen Weg derart bestimmt wird, daß die Zielposition mit tem Endpunkt einer Periode der Lastschwingung zusammenfällt. Eine übergeordnete Entscheidungslogik legt die Zykluszeit in Abhängigkeit vom Zyklusweg fest. Hieraus ergibt sich die Anzahl der Perioden der Pendelungen.Diese Anordnung ist relativ aufwendig. Überdies sind auch nach dem Erreichen der Zielposition die Pendelungen nicht vollständig gedämpft ("Selbsttätige Kompensation der Lastpendelungen bei Satzfahrantrieben" von S. Meyer und W. Zimmermann in " "Siemens-Zeitschrift" 45, 1971, H.Furthermore, there is an arrangement for the automatic compensation of load fluctuations known in the case of trolley travel drives, in which the specified during the running-in process Target position of the pendulum angle of the gripper or the load by one of the size the oscillation-dependent deceleration of the trolley drive is reduced. The speed The cross-section drive is set to a trapezoidal course in this arrangement. The arrangement contains a computing circuit with which the trolley speed in Addiction is determined by the respective path in such a way that the target position with tem end point one Period of load oscillation coincides. A superordinate decision-making logic defines the cycle time depending on the cycle path. This results in the Number of periods of the oscillations. This arrangement is relatively complex. Besides the oscillations are not complete even after the target position has been reached damped ("Automatic compensation of the load oscillations with block travel drives" by S. Meyer and W. Zimmermann in "" Siemens-Zeitschrift "45, 1971, H.

10, s, 750-753).10, p. 750-753).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß der Antriebsmotor des Katzfahrzeugs in Abhängigkeit vom momentanen Zustand des Systems möglichst schnell aus einer Anfangsposition in eine vorgegebene Endposition gebracht wird, in der ZiexLast bzw. die Lastaufnehmeeinrichtung nebst Last zur Ruhe kommt.The invention is based on the object of providing a device of the initially described mentioned genus in such a way that the drive motor of the trolley from an initial position as quickly as possible depending on the current state of the system is brought into a predetermined end position, in the ZiexLast or the load handling device comes to rest with the burden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäSdadurch gelöst, daß die Steuerspannung des Antriebsmotors des Katzfahrzeugs als Stellglied von einem Abtastregler erzeugbar ist, der eine Rückführung mit einer der Ordnung der Regelstrecke entsprechenden Zahl von Proportionalgliedern, die von den Zustandsvariablen beaufschlagt sind und veränderliche, aber intervallweise konstante Werte aufweisen, sowie tin Vorfilter enthält, das ebenfalls veränderliche, intervallweise konstante Werte aufweist, und daß die Werte der Proportionalitätsglieder und des Vorfilters nach dem Verfahren des Entwurfs auf endliche Einstellzeut festgelegt sind.The object is achieved according to the invention in that the control voltage of the drive motor of the trolley vehicle can be generated as an actuator by a scanning controller which is a feedback with an order corresponding to the controlled system Number of proportional elements that are acted upon by the state variables and have variable, but constant values at intervals, as well as tin pre-filters which also has variable values that are constant at intervals, and that the values of the proportional elements and the prefilter according to the method of the draft are set to a finite setting.

Das Katzfahrzeug wird mit dieser Anordnung in einer minimalen Zahl von Abtastschritten in eine vorherbestimmte Endposition gebracht. Anstelle eimer zeitoptimalen Regelung wird demnach eine schrittoptimale Regelung unter Verwendung eines Abtastreglers eingesetzt.With this arrangement, the trolley is in a minimum number brought into a predetermined end position by scanning steps. Instead of buckets Time-optimal regulation is accordingly a step-optimal regulation using a sampling regulator used.

Die Proportionalglieder und die Werte des Vorfilters werden nach einem Verfahren berechnet, das in der Veröffentlichung: "Entwurf auf endliche Einstellzeit bei linearen Regelungssystemen mit veränderlichen Parametern von F. Dörrscheidt in der Zeitschrift "Regelungstechnik" 24, 1976, H. 3, S. 89 bis 96 erläutert ist.The proportional terms and the values of the pre-filter are after a Method calculated in the publication: "Draft on finite setting time for linear control systems with variable parameters by F. Dörrscheidt in the journal "Regelstechnik" 24, 1976, H. 3, pp. 89 to 96 is explained.

Bei einer bevorzugten Ausführungsrorm ist vorgesehen, daß für ein aus dem Katzfahrzeug, der Schiene, der Lastaufnehmeeinrichtung und dem Seil bestehendes System Signale über die Lage des Katzfahrzeugs, die Geschwindigkeit des Katzfahrzeugs, den Seilwinkel, die Änderungsgeschwindigkeit des Seilwinkels und die Vortriebskraft des Katzfahrzeugs als Zustandsvariable je einem der Proportionalglieder zuführbar sind. Der Wert der Steuerspannung hängt nur von den Werten des Vorfilters, der Proportionalglieder und diesen fünf Zustandsvariablen ab. Das System ist mit den Zustandsvariablen,di d die sichmit entsprechenden Sensoren feststellen lassen, beobachtbar. Hierbei ist vorausgesetzt, daß es sich um ein System 5. Ordnung handelt.In a preferred embodiment it is provided that for a consisting of the trolley, the rail, the load handling device and the rope System signals about the position of the trolley, the speed of the trolley, the rope angle, the rate of change of the rope angle and the propulsion force of the trolley can be fed to one of the proportional elements as a state variable are. The value of the control voltage depends only on the values of the prefilter, the proportional elements and these five state variables. The system is with the state variables, ie d which can be determined with appropriate sensors, observable. Here is provided that it is a 5th order system.

Vorzugsweise sind die Werte des Vorfilters und der Proportionalglieder als Festwerte in einem Speicher enthalten, aus dem sie beim jeweiligen Abtastschritt für die Multiplikation mit den Systemvariablen abrufbar sind. Die Werte der Proportionalglieder und des Vorfilters können bei Anwendung dieser Maßnahme off-line berechnet werden. Dadurch wird der konstruktive Aufwand für den Regler vermindert.The values of the prefilter and the proportional elements are preferred contained as fixed values in a memory from which they are stored at the respective sampling step can be called up for multiplication with the system variables. The values of the proportional terms and the pre-filter can be used when using this measure off-line be calculated. This reduces the design effort for the controller.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Masse aus Lastaufnehmevorrichtung und Last vor Beginn der Einstellung meßbar, wobei in Abhängigkeit von der Höhe des Meßwerts jeweils~entsprechende Werte für die Proportionalglieder und das Vorfilter, die den unterschiedlichen Massen zugeordnet sind, auslesbar sind. Durch diese Anordnung läßt sich in einfacher Weise der Einfluß der Masse des Greifers bzw. der Last berücksichtigen.In an expedient embodiment, the mass is made up of a load-bearing device and load measurable before the start of the setting, depending on the height of the Measured value ~ corresponding values for the proportional elements and the pre-filter, which are assigned to the different masses can be read out. Through this arrangement the influence of the mass of the gripper or the load can be taken into account in a simple manner.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.The invention is illustrated below with reference to a drawing Embodiment explained in more detail, from which further features and advantages result.

Es zeigen: Fig. 1 ein längs einer Schiene bewegbares Katzfahrzeug mit dem an einem Seil befestigten Greifer im Schema, Fig. 2 das Katzfahrzeug mit dem an einem Seil befestigten Lastgreifer während einer Schwingung des Greifers, Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Abtastreglers für die Steuerung auf endliche Einstellzeit, Fig. 4 ein Strukturbild der den Greifer und das Katzenfahrzeug aufweisenden Regelstrecke.The figures show: FIG. 1 a trolley vehicle which can be moved along a rail with the gripper attached to a rope in the scheme, Fig. 2 with the trolley the load gripper attached to a rope during an oscillation of the gripper, 3 shows a block diagram of a sampling regulator for controlling to a finite setting time, 4 shows a structural diagram of the controlled system having the gripper and the cat vehicle.

Ein Katzfahrzeug 1 ist längs einer Schiene 2 verschiebbar, die beispielsweise zu einer Verladebrücke gehört, die nicht näher dargestellt ist. Im Katzfahrzeug 1 befindet sich ein'nicht dafgestellter Windenantrieb für ein Seil, an dem ein Greifer 4 befestigt ist. Das Eatzfahrzeug 1 soll von einem frei wählbaren Ort auf der Schiene möglichst schnell nach einer anderen Stelle der Schiene 2 bewegt werden, die in Fig. i strichpunktiert gezeichnet ist.A trolley 1 is displaceable along a rail 2, which for example belongs to a loading bridge, which is not shown in detail. In the trolley 1 there is a winch drive (not provided) for a rope, to which a gripper 4 is attached. The Eatzfahrzeug 1 should be from a freely selectable Place on the rail as quickly as possible to another point on the rail 2 which is drawn in phantom in Fig. i.

Die vom Greifer 4 am ersten Ort aufgenommene Last kann z.B.The load picked up by the gripper 4 at the first location can e.g.

an dem zweiten Ort wieder abgegeben werden. Während eines Arbeitsspiels, d.h. einer Verschiebung des Katzfahrzeugs zwischen zwei Stellen auf der Schiene 2, bleiben die Massen des Katzenfahrzeugs 1 und des Greifers 4 nebst der Last konstant. Der Greifer 4 führt dabei Pendelungen aus, die das Aufnehmen oder Deponieren der Last am Bestimmungsort behindern.be returned at the second location. During a work cycle, i.e. a displacement of the trolley between two points on the rail 2, the masses of the cat vehicle 1 and of the gripper 4, along with the load, remain constant. The gripper 4 carries out pendulums, the picking up or depositing of the Hinder load at destination.

Die Laufkatze 1 weist die Masse mk auf, die von einer auf die Laufkatze 1 einwirkenden, mit F bezeichneten Kraft beschleunigt oder verzögert wird. Die an dem Seil mit veränderlicher Länge r hängende Last bzw. der Greifer 1 nebst Last ist in Fig. 1 mit mg bezeichnet. Der vom Seil 3 und der Vertikalen eingeschlossen Pendelwinkel ist mit + bezeichnet. Das Katzfahrzeug 1 und der Greifer 4 sind gegenüber einem Koordinatennullpunkt um Xk bzw. xg in Längsrichtung der Schiene 2 verschoben.The trolley 1 has the mass mk, which is from one to the trolley 1 acting force designated by F is accelerated or decelerated. The on the rope with variable length r hanging load or the gripper 1 with load is designated in Fig. 1 with mg. The one enclosed by the rope 3 and the vertical Pendulum angle is denoted by +. The trolley 1 and the gripper 4 are opposite a coordinate zero point shifted by Xk or xg in the longitudinal direction of the rail 2.

Die Eigenschaften des die beiden Massen mk und mg aufweisenden Systems lassen sich durch die folgenden beiden Differentialgleichungen ausdrücken: Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Seillänge r unabhängig von der Pendelbewegung ist und die auftretenden Pendelwinkel v sowie die Winkelgeschwindigkeiten klein sind.The properties of the system with the two masses mk and mg can be expressed by the following two differential equations: It is assumed here that the rope length r is independent of the pendulum movement and that the pendulum angles v and the angular velocities are small.

Durch Eliminieren der Variablen kk und erhält man daraus die Gleichungen: Mit diesen Gleichungen wird das schwingende mechanische System, das die Nassen von Katzfahrzeug und Greifer bzw.By eliminating the variable kk and from this one obtains the equations: With these equations, the vibrating mechanical system, which the wet of the trolley and grapple resp.

Greifer nebst Last aufweist, als Übertragungsglied behandelt. Die Eingangsgröße ist die auf das Katzfabrzeug 1 ausgeübte Kraft Fk. Zwischengrößen sind der Weg des Katz fahrzeugs - 1 in x-Richtung xk, die Geschwindigkeit des Katzenfahrzeugs 1 in x-Richtung xk, der Winkel zwischen Seil 3 und Vertikaler + und die Winkelgeschwindigkeit Der Antrieb des Eatzfahrzeugs 1 kann durch ein Verzögerungsglied 1. Ordnung mit hinreichender Genauigkeit dargestellt werden. Das Verzögerungsglied hat den Übertragungsoperator: GN = Fk = KM 1+TN. sc wobei u die Steuerspannung des Motors des Katzfahrzeugs 1 ist.Has gripper together with load, treated as a transmission link. the The input variable is the force Fk exerted on the trolley vehicle 1. Intermediate sizes are the path of the trolley - 1 in x-direction xk, the speed of the trolley 1 in x-direction xk, the angle between rope 3 and vertical + and the angular velocity The drive of the Eatzfahrzeugs 1 can with a delay element of the 1st order be represented with sufficient accuracy. The delay element has the transfer operator: GN = Fk = KM 1 + TN. sc where u is the control voltage of the motor of the trolley 1 is.

Die Größen xk, Xk, v, v sowie die Vortriebskraft können als Zustandsvariable xl, x2, x3, x4, und x5 für die Aufstellung der Zustandsgleichungen der Regelstrecke verwendet werden. Es ergeben sich somit die Zustandsgleichungen: X1 = X2 = mk g ( 1-g ) x3 + mkl mm x3 = Der strukturelle Aufbau der Regelstrecke ist in Fig. 4 dargestellt. Der Block 5 zeigt den Antrieb des Katzenfahrzeugs 1. Aus dem Block 6 sind die Bewegungseigenschaften des Katzfahrzeugs 1 ersichtlich. Die Lastbewegung geht aus dem Block 7 hervor.The variables xk, Xk, v, v and the propulsion force can be used as state variables xl, x2, x3, x4, and x5 for setting up the equations of state of the controlled system. This results in the equations of state: X1 = X2 = mk g (1-g) x3 + mkl mm x3 = The structural design of the controlled system is shown in FIG. The block 5 shows the drive of the trolley 1. From the block 6, the movement properties of the trolley 1 can be seen. The load movement is shown in block 7.

Die Steuerspannung u, die dem Katzfahrzeug 1 zugeführt wird, gelangt über ein Proportionalglied 8 auf das aus einen Integrierglied 9 und einem rückgekoppelten Proportionalglied 10 bestehende Verzögerungsglied 1. Ordnung.The control voltage u, which is fed to the trolley 1, arrives Via a proportional element 8 to that of an integrating element 9 and a feedback element Proportional element 10 existing delay element 1st order.

Die Vortriebskraft x5 wirkt über ein Proportionalgiied 11 auf zwei in Reihe geschaltete Integrierglieder 12, 13 ein, mit denen die Beschleunigung integriert und der so erhaltene Wert erneut integriert wird, d.h. es ergibt sich die Position am Ausgang des zweiten Integrierglieds 3.The propulsion force x5 acts on two via a proportional member 11 Integrating elements 12, 13 connected in series, with which the acceleration is integrated and the value obtained in this way is integrated again, i.e. the position results at the output of the second integrator 3.

Die Pendelungen des Greifers 4 werden durch ein Verzögerungr glied 2.Ordnung nachgebildet, dessen Parameter bei einer Änderung der Seillänge r zeitlich veränderlich sind.The oscillations of the gripper 4 are member by a delay 2nd order simulated, the parameters of which change over time when the rope length r changes are changeable.

Der Einfluß der Vortriebskraft x5 auf die Lastpendelungen wird vom Eingangsglied 14 des Blocks 7 umgekehrt proportional zur Seillänge r verändert. Die Lastpendelungen lassen sich weiterhin durch zwei in Reihe geschaltete Integrierglieder 15, 16 nachbilden, wobei sich aus der zweimaligen Integration der Winkel x3 ergibt. Die durch das Glied 17 dargestellte Dämpfung ist der Änderung r der Seillänge r proportional. Hierdurch ist berückichtigt, daß die Seilschwingung bei der Längenzunahme bedämpft und bei der Abnahme angefacht wird. Die Greiferpendelungen wirken über ein Koppelglied i8 auf die Bewegung des Katzfahrzeugs 1 zurück, und zwar um so stärker, je größer die Masse mg des Greifers 4 im Verhältnis zur Masse mk des Katzfahrzeugs ist. Der Ausgang des Integrierglieds 16 ist über ein weiteres Glied 19, das der Seillänge r umgekehrt proportional ist, zurückgekoppelt.The influence of the propulsive force x5 on the load oscillations is determined by the Input member 14 of block 7 changed in inverse proportion to the rope length r. The load oscillations can still be controlled by two integrating links connected in series 15, 16, whereby the angle x3 results from the two-fold integration. By the member 17 shown attenuation is the change r proportional to the rope length r. This takes into account that the rope oscillation is dampened when the length increases and fanned when decreasing. The grapple oscillations act on the movement of the trolley 1 via a coupling element i8, and the greater the mass mg of the gripper 4 in relation to the mass, the stronger mk of the trolley. The output of the integrator 16 is via another Link 19, which is inversely proportional to the rope length r, is fed back.

Die Beillänge kann über den nicht dargestellten Windenantrieb bei-Spielsweise zeitlidi linear verändert werden. Für die Seillänge r als Funktion der Zeit ergeben sich dann die folgenden Gleichungen: wobei r r konst. im Bereich O tr * tf Hieraus geht hervor, daß r = 0 ist. Daher entfallen die in den oben dargelegten Gleichungen zu x3 gehörigen Koeffizienten.The attachment length can be changed linearly in a timed manner using the winch drive (not shown). The following equations then result for the rope length r as a function of time: where rr const. in the range O tr * tf It follows from this that r = 0. The coefficients associated with x3 in the equations presented above are therefore omitted.

Die oben erwähnten Gleichungen können in Matrizenschreibweise durch die Vektorgleichung x 2 A x + b. u dargestellt werden. Die Systemmatrizen sind hierbei und Es handelt sich bei b somit um die transponierte Matrix.The above-mentioned equations can be written in matrix notation by the vector equation x 2 A x + b. u are represented. The system matrices are here and Thus, b is the transposed matrix.

Da in der Gleichung die Seillänge r vorkommt, ist die Systemmatrix zeitvariant. Mit Hilfe eines Abtastreglers 20 wird die Steuerspannung u dem Katzenantrieb 1 so vorgegeben, daß das System aus dem Anfangszustand möglichst schnell in den Endzustand übergeht, der durch den Bestimmungsort des Katz fahrzeuges 1 und die Beendigung der Last-bzw. Greiferpendelungen gegeben ist.Since the rope length r occurs in the equation, the system matrix is time variant. With the help of a sampling regulator 20, the control voltage u is the trolley drive 1 is specified so that the system from the initial state as quickly as possible into the Final state passes through the destination of the Katz vehicle 1 and the Termination of the load or Gripper oscillations is given.

Die Lage des Katzfahrzeugs 1 an einer beliebigen Stelle auf der Schiene 2 wird durch einen nicht dargestellten Lagegeber ermittelt, bei dem es sich z.B. um einen Winkelkodierer handeln kann, der mit einer Antriebswelle für die Katze verbunden ist. Auf diese Art läßt sich die Zustandsvariable x1 feststellen. Mit einem Tachogenerator, der ebenfalls nicht dargestellt ist, kann die Geschwindigkeit des ' Katzfahrzeugs d.h. die Zustandsvariable x2 abgeleitet werden. Es ist möglich, den Pendelwinkel durch eine mechanische Abtastvorrichtung feststellen, die mit einer elektrischen Umformeinrichtung verbunden ist, der die Zustandsvariable x3 zu entnehmen ist. Aus dem Signal der Umformeinrichtung kann auch die Anderungsgeschwindigkeit des Pendelwinkels abgeleitet werden. Die Vortriebskraft F läßt sich beispielsweise aus dem Drehmoment an der Antriebswelle für das Katzfahrzeug 1 bestimmen.The position of the trolley 1 at any point on the rail 2 is determined by a position encoder, not shown, which is e.g. can be an angle encoder with a drive shaft for the cat connected is. In this way the state variable x1 can be determined. With a tachometer generator, which is also not shown, can control the speed of the trolley, i.e. the state variable x2 can be derived. It is possible, determine the pendulum angle by a mechanical scanning device with a electrical converter is connected, which can be taken from the state variable x3 is. The rate of change can also be obtained from the signal from the converter of the pendulum angle can be derived. The propulsion force F can be, for example from the torque on the drive shaft for the trolley 1.

Die Signale der Zustandsvariablen x1 - x5 werden gegebenenfalls nach Umformung in geeignete Pegel je einem Abtast-und Halteglied 21, 22, 23, 24 und 25 zugeführt. Von den Abtast- und Haltegliedern 21 bis 25 werden Proportionalglieder 26, 27, 28, 29 und 30 gespeist, deren Ausgangssignale mit demjenigen eines Vorfilters 31 vereinigt werden, dessen Eingang von der Führungsgröße w beaufschlagt wird, die ein Maß für den Bestimmungsort des Katzfahrzeugs 1 auf der Schiene 3 ist. Aus den Ausgangssignalen des Vorfilters 31 und der Proportionalglieder ergibt sich die Spannung u, die dem Antrieb des Katzfahrzeugs 1 zugeführt wird.The signals of the status variables x1 - x5 are, if necessary, according to Conversion into suitable levels, each with a sample and hold element 21, 22, 23, 24 and 25 fed. Of the Sample and hold elements 21 to 25 are proportional elements 26, 27, 28, 29 and 30, the output signals of which match that of a pre-filter 31 are combined, the input of which is acted upon by the reference variable w, the is a measure of the destination of the trolley 1 on the rail 3. From the The voltage results from the output signals of the prefilter 31 and the proportional elements u, which is fed to the drive of the trolley 1.

Das Katzfahrzeug 1 wird mit dem Abtastreglerao in fünf Abtastschritten in die Zielposition bewegt. Während der einzelnen Abtastintervalle sind die Werte der Proportionalglieder 26 bis 30 und des Vorfilters 31 konstant. Sie ändern sich jedoch von Intervall zu Intervall. Die Größe der Werte hängt von den Parametern des Systems ab. Die Werte der Proportionalglieder und des Vorfilters werden nach dem in der Zeitschrift "Regelungstechnik" 24, 1976, H.3, S. 89 bis 96 beschriebenen:" Entwurf auf endliche Einstellzeit bei linearen Regelungssystemen mit veränderlichen Parametern" von F. Dörrscheidt bestimmt. Beispielsweise kann für die Berechnung das auf der Seite 91 erläuterte nichtrekursive Verfahren verwendet werden.The trolley 1 is with the sampling regulator servo in five sampling steps moved to the target position. During the individual sampling intervals, the values are the proportional elements 26 to 30 and the prefilter 31 constant. They change but from interval to interval. The size of the values depends on the parameters of the system. The values of the proportional elements and the pre-filter are according to the one described in the journal "Regelstechnik" 24, 1976, H.3, pp. 89 to 96: " Design for a finite response time in linear control systems with variable Parameters "determined by F. Dörrscheidt. For example, for the calculation the non-recursive method explained on page 91 can be used.

Ausgangspunkt ist hierbei der Anfangszustand des Systems zum Zeitpunkt to: x(tO) Z x1() vo 0 o l T nach dem das Katzfahrzeug sich an einer beliebigen Stelle der Schiene 3 befinden kann. Dieses System muß in folgenden Endzustand zum Zeitpunkt tf gebracht werden: X(tf) = [ xl(tf) o o o d.h. die Zustandsvsriablen x2 bis x5 sind auch im Zielpunkt null.The starting point is the initial state of the system at the point in time to: x (tO) Z x1 () vo 0 o l T after which the trolley vehicle is at any point the rail 3 can be located. This system must be in the following final state at the time tf: X (tf) = [xl (tf) o o o i.e. the state variables x2 to x5 are also zero at the target point.

Für die Positionen des Greifers 4 in dem Anfangs-@und Zielpunkt gilt: xg (to) = Xi (to) zg (to) = r (to) bzw. xg (tf) = x1 (tf) zg (tf) = r (to) + r (tr - tO) Die Werte der Proportionalglieder ergeben sich an Hand der Gleichungen (13) und (14) der obengenannten Veröffentlichung nach der Beziehung Das Vorfilter wird aus der Gleichung (36) der obengenannten Veröffentlichung wie folgt ermittelt: Die Berechnung der Parameter der Proportionalglieder und des Vorfilters kann numerisch mit Hilfe eines Digitalrechners erfolgen.The following applies to the positions of the gripper 4 in the starting and target point: xg (to) = Xi (to) zg (to) = r (to) or xg (tf) = x1 (tf) zg (tf) = r (to) + r (tr - tO) The values of the proportional terms result from equations (13) and (14) of the above publication according to the relationship The prefilter is determined from equation (36) of the above publication as follows: The parameters of the proportional elements and the prefilter can be calculated numerically with the aid of a digital computer.

Bei einem System, das folgende Parameter hat: kN 1M = 0,01 V s TN = 5s, mk = 1000 kg, mg = 4000 kg, r(tO) = 10 m, r = 0,8 m/s, tr = 25 s und T = 5 s ergeben sich für das Vorfilter und die Proportionalglieder nachstehende Werte in den fünf Abtastschritten: k r1," r2 r3 r4 r5 0 0.8617+1 0.1381+3 -0.3018+4 0.3266+4 0.2243-1 1 0.5583+1 0.1141+3 0.1013+5 0.2033+4 0.2864+0 2 0.6591+1 0.1681+3 0.1154+5 -0.1369+5 0.429210 (29) 3 -0.4456+1 -0.1852+3 o.9693+5 -0.1642+5 0.1853+1 4 0.6463+2 0.6638+3 -0.1240+6 -0.3017+5 -0.1993+1 Wenn die Last nebst Greifer 4 von der Position xg (to) = 2m, zg (to) = lOm in die Zielposition xg (tf) = lOm, zg (tf) = 30m bewegt werden soll, treten in den fünf Abtastintervallen folgende Stellgrößen auf: u (O) = 68,9, u (1) = - 14,1, n (2) = 19,7, u (3) = - 113, u (4) - 38,8 Das Katzfahrzeug erreicht also nach tf = 25b die geforderte Zielposition x1 (tf) = lOm, während alle andere Zustandsvariablen zu diesem Zeitpunkt den Wert null erreichen.For a system that has the following parameters: kN 1M = 0.01 V s TN = 5s, mk = 1000 kg, mg = 4000 kg, r (tO) = 10 m, r = 0.8 m / s, tr = 25 s and T = 5 The following values result for the prefilter and the proportional elements in the five sampling steps: k r1, "r2 r3 r4 r5 0 0.8617 + 1 0.1381 + 3 -0.3018 + 4 0.3266 + 4 0.2243-1 1 0.5583 + 1 0.1141 + 3 0.1013 + 5 0.2033 + 4 0.2864 + 0 2 0.6591 + 1 0.1681 + 3 0.1154 + 5 -0.1369 + 5 0.429210 (29) 3 -0.4456 + 1 -0.1852 + 3 or.9693 + 5 -0.1642 + 5 0.1853 + 1 4 0.6463 + 2 0.6638 + 3 -0.1240 + 6 -0.3017 + 5 -0.1993 + 1 If the load and the grab 4 from the position xg (to) = 2m, zg (to) = lOm to the target position xg (tf) = lOm, zg (tf) = 30m is to be moved, the following occur in the five sampling intervals Manipulated variables to: u (O) = 68.9, u (1) = - 14.1, n (2) = 19.7, u (3) = - 113, u (4) - 38.8 The trolley reaches the required target position after tf = 25b x1 (tf) = 10m, while all other state variables at this point in time have the value reach zero.

Die Masse mk des Katzfahrzeugs 1, die Masse mg der Last die Konstanten des Antriebs KM, TN, die Seillänge r (t) und ihre Änderungsgeschwindigkeit r sowie die Tastzeit T gehen in die Berechnung der Regelparameter ein. Diese sowie die Werte des Vorfilters hängen daher nur von den Systemparametern ab, nicht dagegen vom momentanen Systemzustand. Die Werte der Regelparameter und des Vorfilters werden deshalb vorzugsweise einmal berechnet und in einem Festwertspeicher der Regeleinrichtung abgespeichert. Es ist auch möglich, die Reglerparameter "on-line" z.B. mit einem Prozeßrechner zu bestimmen.The mass mk of the trolley 1, the mass mg of the load are the constants of the drive KM, TN, the rope length r (t) and its rate of change r as well as the sampling time T is included in the calculation of the control parameters. These as well as the values of the pre-filter depend only on the system parameters, not on the current one System state. The values of the control parameters and the prefilter are therefore preferred calculated once and stored in a read-only memory of the control device. It is also possible to set the controller parameters "on-line", e.g. with a process computer to determine.

Für eine bestimmte Anlagenkonfiguration sind mk, IM und TM konstant, während die restlichen Parameter von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel verschiedene Werte annehmen können.For a certain system configuration, mk, IM and TM are constant, while the remaining parameters of working cycle to work cycle can assume different values.

Die Masse des Greifers und der Last bzw. des leer zu bewegenden Greifers werden zu Beginn eines Arbeitsspiels mittels einer Kraftmessung festgestellt. Der Änderungsbereich der Nasse mg ist somit durch die Masse des leeren Greifers 4 und die maximal zulässige Last begrenzt. Die Masse der Last mg kann somit in verschiedene Intervalle (ng) eingeteilt werden, die jeweils durch off-line Berechnung erhaltenen Reglerparametern und Vorfilterwerten zugeordnet sind, die im Festwertspeicher eingestellt werden.The mass of the gripper and the load or the gripper to be moved empty are determined at the beginning of a work cycle by means of a force measurement. Of the The range of change of the wet mg is thus due to the mass of the empty gripper 4 and the maximum permissible load is limited. The mass of the load mg can thus be different Intervals (ng) are divided, each obtained by off-line calculation Controller parameters and pre-filter values are assigned that are set in the read-only memory will.

In Abhängigkeit von der Masse mg werden die entsprechenden Werte für die Multiplikation mit den Systemvariablen ausgelesen. Die Einzugs- und Auszugsgeschwindigkeit r des Seils wird durch einen positiven und einen negativen Wert (nr =2) vorgegeben. Die Zeitfunktion r (t) ist durch r(tO), r (tf) und r bestimmt, es ergeben sich also nro Angangs- und nrf Endwerte für die Seillänge. Die Tastzeit T kann fest vorgegeben oder aber zur Anpassung der Gesamtförderzeit an den Verfahrweg in wenigen Stufen (nT) umschaltbar sein.Depending on the mass mg, the corresponding values for the multiplication with the system variables is read out. The retraction and extraction speed The r of the rope is given by a positive and a negative value (nr = 2). The time function r (t) is determined by r (tO), r (tf) and r, so it results nro initial and nrf final values for the rope length. The scanning time T can be fixed or to adapt the total delivery time to the travel distance in a few steps (nT) be switchable.

Die Zahl der anzuspeichernden Regler- und Filterparameter beträgt damit: Npar = n²#ng#nr # nrO # nrf # nT.The number of controller and filter parameters to be saved is so: Npar = n² # ng # nr # nrO # nrf # nT.

wobei n - 5 die Dimension des Systems kennzeichnet und r1 und 81 den Speicherplatz mit der gleichen Adresse belegen. Für flg 2 10, nr ~ 2, nr0 = nrf = 2 und nt = 1 ist somit Npar - 2000, eine Kapazität, die ,von verfügbaren Halbleiterspeichern erfüllt wird.where n - 5 denotes the dimension of the system and r1 and 81 denote Allocate storage space with the same address. For flg 2 10, nr ~ 2, nr0 = nrf = 2 and nt = 1 is therefore Npar - 2000, a capacity that of available semiconductor memories is fulfilled.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Device for regulating the position of a along a Loading bridge movable trolley on which a load handling device via a rope is attached, characterized in that the control voltage (u) of the drive motor of the trolley vehicle (1) can be generated as an actuator by a scanning controller, the one Feedback with a number of proportional elements corresponding to the order of the controlled system (26 to 30), which are acted upon by the state variables (x1 to x5) and which are changeable have constant values at times, as well as a prefilter (31) that contains likewise has variable values which are constant at intervals, and that the values the proportional elements (26 to 30) and the prefilter (31) according to the method of the design are set to a finite response time.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for a from the trolley (1), the rail (2), the load handling device (4) and the Rope (3) existing system signals about the position (xk) of the trolley (1), the Speed (xk) of the vehicle the cable angle (v) the rate of change of the rope angle (4b) and the propulsive force of the Katifahrzeugs (t) as state variable. (x1 to x5) can each be fed to one of the proportional elements (26 to 30).

3. Apparatus according to claim 1 or 2j, characterized in that the values of the prefilter (31) and the proportional term (26 to 30) as a fixed value contained in a memory from which they are used for the respective sampling step can be called up for multiplication with the system variables.

4. Device according to An fraction 1 or one of the following, characterized in that that the mass of the load handling device (4) and the load before the start of the setting is measurable and that depending on the level of the measured value, in each case corresponding Values for the proportional elements (26 to 30) and the pre-filter (31), which correspond to the different Masses are assigned, can be read out.

5. Apparatus according to claim 1 or one of the following, characterized in that that values of the proportional elements (26 to 30) and the prefilter (31) for different Sensing times and rope speeds as well as for the start and end value of the position are contained in memory.