EP0665184B1 - Automatic control of electric travelling gear of a hoist - Google Patents

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Publication number
EP0665184B1
EP0665184B1 EP94120131A EP94120131A EP0665184B1 EP 0665184 B1 EP0665184 B1 EP 0665184B1 EP 94120131 A EP94120131 A EP 94120131A EP 94120131 A EP94120131 A EP 94120131A EP 0665184 B1 EP0665184 B1 EP 0665184B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
course
load
speed
actual
path
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94120131A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0665184A1 (en
Inventor
Heinz Dr. Wilharm
Wolfgang Dipl.-Ing. Wichner
Ludwig Dipl.-Ing. Carbon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0665184A1 publication Critical patent/EP0665184A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0665184B1 publication Critical patent/EP0665184B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical

Definitions

  • the invention relates to a regulation for the electrical Travel drive for hoists with a load hanging on a rope, with a computing device for determining a target course for driving speed based on for that formed by the traction drive with the oscillating load Vibration system valid equations and associated input parameters, the determination of the target course for the driving speed depending on one of the Equations determined target course of the drive torque or a representative size is determined, and with a control device, the input side of the target course for the driving speed and its measured actual course is supplied and the output side of the travel drive controls.
  • the invention has for its object the regulation for optimize the electric drive.
  • the object is achieved in that the method of the type specified above, the control device from a speed controller with a downstream one Current controller for the travel drive exists and that of the computing device determines the desired course of the drive torque to pre-control the speed controller output is activated.
  • the travel drive is therefore over the Current regulator directly with that determined in the computing device Controlled course of the drive torque or drive current, with the speed controller only the deviation the actual behavior of the vibration system from the model or calculated in the computing device regulates the simulated behavior of the vibration system.
  • Regulation is provided that the computing device from the equations the target course of the Load path determined together with an actual value of the load path a path controller is supplied, and that the output of the path controller via a switching device with slowly increasing Switch-on characteristic with the input of the speed controller communicates.
  • the Position control preferably only shortly before reaching the target position the load turned on for accurate load positioning to achieve what particularly with container cranes is an advantage. Otherwise, the path controller is in the process the load is switched off to avoid unrest in the regulation and so a smooth course of travel when moving the load to reach.
  • the switching device with the slowly rising Switch-on characteristic prevents when switching on the path control, sudden changes in the controlled variables.
  • a stabilization of the control of the drive system is in advantageously achieved in that the computing device from the equations, the desired course of the pendulum angle and determines the target course of the load speed, that the target course of the pendulum angle with its Actual course and the target course of the load speed with their actual course are compared and that the deviations between the target courses and actual courses of the pendulum angle and the load speed at the input of the speed controller and, if necessary, the exit of the travel controller be activated.
  • the measured value is advantageously corrected Actual course of the pendulum angle before its comparison with the calculated target course in such a way that in addition the measured actual course of the pendulum angle of the observer device is supplied and with the observer calculated actual course of the pendulum angle compared and that the difference between the measured and the calculated actual course of the pendulum angle as of interferences originating pendulum share from the calculated Actual course of the pendulum angle is subtracted.
  • the control system shown in FIG. 1 contains a computing device 1, which has two input parameters via an input, such as the mass of the load, the mass of the trolley to which the load is attached, the current rope length and maximum permissible limit values for the driving speed and the drive torque, to determine target curves for the driving speed v K * of the trolley, the load speed v L *, the load path or position x L *, the pendulum angle ⁇ L * and the drive torque M K * or corresponding substitute variables such as the drive current i K *.
  • the determination of these target courses takes place in the computing device 1 by analytical calculation or simulation on the basis of equations valid for the mechanical vibration system formed by the traction drive with the oscillating load, as z. B. are specified in the aforementioned DE-OS 30 05 461.
  • the target profile of the drive torque M K * or drive current i K * is formed by smoothing a torque or current profile shown here in dashed lines and changing abruptly, which initially assumes a maximum permissible value during the starting process, then drops to approximately zero and then again takes the maximum value.
  • the load of the trolley lags behind with increasing pendulum angle ⁇ L * during the first half of the starting process, while in the second half of the starting process the load catches up to the end of the starting process the pendulum angle ⁇ L * is zero.
  • the cat and the load are moved at the same speed v K * and v L * towards the target for the load.
  • the braking process is initiated, which proceeds in the same way as the starting process.
  • smoothing can also take place in the form of a ramp function. The smoothing prevents shocks in the torque curve.
  • the control path containing the travel drive of the hoist is designated by 3 with associated measuring sensors for measuring the actual courses of the travel path x K , the travel speed v K and the pendulum angle ⁇ L.
  • the travel drive is controlled by a current controller 4, which is acted upon on the input side by a current limiter 5 with the set course of the drive current i K * or drive torque M K * determined by the computing device 1.
  • the travel drive is thus controlled directly with the predetermined torque curve M K *.
  • Deviations between the vibration behavior calculated or simulated in this way and the actual vibration behavior of the load are corrected by a speed controller 6, on the input side of which the difference between the desired course of the driving speed v K * or v KH * determined by the computing device 1 or specified by hand.
  • a control value sensor 8 is used, which is followed by a soft ramp function sensor 9 and a matching amplifier 10.
  • a switch 11 is used to switch between the vehicle speed setpoint v K * calculated in the computing device 1 and the vehicle speed setpoint v KH * specified by hand.
  • a displacement controller 12 is additionally provided, on the input side of which the difference between the setpoint value of the load path x L * determined in the computing unit 1 and the measured or at which The embodiment shown here is supplied by an observer device 13 ascertained actual value of the load path x L.
  • the travel controller 12 is connected via a switching device 14 with a slowly increasing switch-on characteristic and a subsequent limiter 15 to a summing node 16, at which the correction value coming from the travel controller 12 is applied to the desired course of the driving speed v K * determined by the computing device 1. Since the path controller 12 can reduce the stability of the entire control system, it is only gently switched on to the control system via the switching device 14 controlled, for example, by the computing device 1, when the load is close to the target.
  • the amplification factors K ij are varied depending on the measured rope length to which the load depends.
  • the actual values for the load speed v L and the pendulum angle ⁇ LoW freed from interfering components are not measured directly, but rather are supplied by the aforementioned observation device 13, which is why the corresponding actual values for differentiating measured actual values are underlined.
  • two amplifiers 23 and 24 with the amplification factors 1 / l and g and two integrators 25 and 26 are connected in series, the amplifier 23 being supplied on the input side with the difference between the measured actual profile of the travel path x K and the output of the integrator 26.
  • the signal at the output of the switching device 27 is also applied to the signals at the output of the amplifier 24 and the integrator 25 via further matching elements 31 and 32 in order to obtain a defined transient response of the observer device 13.
  • the switching device 27 is used to switch off the consideration of the disturbing influences in the calculation of the actual value of the pendulum angle ⁇ L in the observer device 13, the pendulum angle becomes so large that it moves out of the measuring range of the corresponding measuring device for the pendulum angle.
  • control circuit blocks shown in FIGS. 1 and 3 can be used both as an electrical circuit and in Form of a program sequence can be realized in a computer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelung für den elektrischen Fahrantrieb von Hebezeugen mit an einem Seil hängender Last, mit einer Recheneinrichtung zur Bestimmung eines Sollverlaufs für die Fahrgeschwindigkeit auf der Grundlage von für das von dem Fahrantrieb mit der pendelnden Last gebildete Schwingungssystem gültigen Gleichungen und zugehörigen Eingangsparametern, wobei die Bestimmung des Sollverlaufs für die Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem aus den Gleichungen bestimmten Sollverlauf des Antriebsmoments oder einer dafür repräsentativen Größe ermittelt wird, und mit einer Regeleinrichtung, der eingangsseitig der Sollverlauf für die Fahrgeschwindigkeit sowie deren gemessener Istverlauf zugeführt wird und die ausgangsseitig den Fahrantrieb steuert.The invention relates to a regulation for the electrical Travel drive for hoists with a load hanging on a rope, with a computing device for determining a target course for driving speed based on for that formed by the traction drive with the oscillating load Vibration system valid equations and associated input parameters, the determination of the target course for the driving speed depending on one of the Equations determined target course of the drive torque or a representative size is determined, and with a control device, the input side of the target course for the driving speed and its measured actual course is supplied and the output side of the travel drive controls.

Bei einer derartigen, aus der DE-OS 30 05 461 bekannten Regelung des Fahrantriebs von Hebezeugen mit an einem Seil hängender Last werden in einer Recheneinrichtung aus Eingangsgrößen, wie der Seil- bzw. Pendellänge und der Gewichtskraft der Last, auf der Grundlage von für das mechanische Schwingungssystem geltenden Gleichungen Sollverläufe für die Fahrgeschwindigkeit und den Pendelwinkel errechnet und einer Regeleinrichtung für den Fahrantrieb zugeführt. Dabei bezieht die Recheneinrichtung mehrere Umschaltpunkte während des Anfahrens und Bremsens in die Berechnung der Sollwertverläufe ein und benutzt diese als Maß für die Vorgabe des Antriebsmoments bzw. Antriebsstroms, wobei die Sollverläufe so bestimmt werden, daß das Antriebsmoment beim Anfahren bzw. Bremsen zunächst einen Maximalwert annimmt, dann auf annähernd Null absinkt und anschließend bis zum Ende des Anfahryorganges bzw. Bremsvorganges wieder den Maximalwert aufweist. Damit wird erreicht, daß der Pendelwinkel am Ende des Anfahr- bzw. Bremsvorganges Null ist. In such a scheme known from DE-OS 30 05 461 of the travel drive of hoists on a rope hanging load are calculated in a computing device from input variables, such as the length of the rope or pendulum and the weight the load, based on for the mechanical Vibration system applicable equations target curves calculated for the driving speed and the pendulum angle and fed to a control device for the travel drive. The computing device obtains several switchover points during start-up and braking in the calculation of the Setpoint curves and uses this as a measure for the specification of the drive torque or drive current, the Desired courses should be determined so that the drive torque at Starting or braking initially assumes a maximum value, then drops to almost zero and then to the end the starting or braking process again the maximum value having. This ensures that the pendulum angle is zero at the end of the starting or braking process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung für den elektrischen Fahrantrieb zu optimieren.The invention has for its object the regulation for optimize the electric drive.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art die Regeleinrichtung aus einem Geschwindigkeitsregler mit einem nachgeordneten Stromregler für den Fahrantrieb besteht und daß der von der Recheneinrichtung bestimmte Sollverlauf des Antriebsmoments zur Vorsteuerung dem Ausgang des Geschwindigkeitsreglers aufgeschaltet ist. Der Fahrantrieb wird also über den Stromregler direkt mit dem in der Recheneinrichtung bestimmten Sollverlauf des Antriebsmoments bzw. Antriebsstromes gesteuert, wobei der Geschwindigkeitsregler nur noch die Abweichung des tatsächlichen Verhaltens des Schwingungssystems von dem in der Recheneinrichtung modellhaft berechneten oder simulierten Verhalten des Schwingungssystems ausregelt.According to the invention the object is achieved in that the method of the type specified above, the control device from a speed controller with a downstream one Current controller for the travel drive exists and that of the computing device determines the desired course of the drive torque to pre-control the speed controller output is activated. The travel drive is therefore over the Current regulator directly with that determined in the computing device Controlled course of the drive torque or drive current, with the speed controller only the deviation the actual behavior of the vibration system from the model or calculated in the computing device regulates the simulated behavior of the vibration system.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regelung ist vorgesehen, daß die Recheneinrichtung aus den Gleichungen zusätzlich den Sollverlauf des Lastweges bestimmt, der zusammen mit einem Istwert des Lastweges einem Wegregler zugeführt wird, und daß der Ausgang des Wegreglers über eine Schalteinrichtung mit langsam ansteigender Einschaltcharakteristik mit dem Eingang des Geschwindigkeitsreglers in Verbindung steht. Dabei wird die Wegregelung vorzugsweise erst kurz vor Erreichen der Zielposition der Last eingeschaltet, um eine genaue Lastpositionierung zu erreichen, was insbesondere bei Containerkranen von Vorteil ist. Im übrigen ist der Wegregler beim Verfahren der Last abgeschaltet, um Unruhen in der Regelung zu vermeiden und so einen ruhigen Fahrverlauf beim Verfahren der Last zu erreichen. Die Schalteinrichtung mit der langsam ansteigenden Einschaltcharakteristik verhindert beim Einschalten der Wegregelung stoßartige Änderungen der geregelten Größen.According to an advantageous development of the invention Regulation is provided that the computing device from the equations the target course of the Load path determined together with an actual value of the load path a path controller is supplied, and that the output of the path controller via a switching device with slowly increasing Switch-on characteristic with the input of the speed controller communicates. The Position control preferably only shortly before reaching the target position the load turned on for accurate load positioning to achieve what particularly with container cranes is an advantage. Otherwise, the path controller is in the process the load is switched off to avoid unrest in the regulation and so a smooth course of travel when moving the load to reach. The switching device with the slowly rising Switch-on characteristic prevents when switching on the path control, sudden changes in the controlled variables.

Eine Stabilisierung der Regelung des Fahrantriebs wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Recheneinrichtung aus den Gleichungen zusätzlich den Sollverlauf des Pendelwinkels und den Sollverlauf der Lastgeschwindigkeit bestimmt, daß der Sollverlauf des Pendelwinkels mit dessen Istverlauf und der Sollverlauf der Lastgeschwindigkeit mit deren Istverlauf verglichen werden und daß die Abweichungen zwischen den Sollverläufen und Istverläufen des Pendelwinkels und der Lastgeschwindigkeit dem Eingang des Geschwindigkeitsreglers und gegebenenfalls dem Ausgang des Wegreglers aufgeschaltet werden.A stabilization of the control of the drive system is in advantageously achieved in that the computing device from the equations, the desired course of the pendulum angle and determines the target course of the load speed, that the target course of the pendulum angle with its Actual course and the target course of the load speed with their actual course are compared and that the deviations between the target courses and actual courses of the pendulum angle and the load speed at the input of the speed controller and, if necessary, the exit of the travel controller be activated.

Die Istverläufe des Pendelwinkels, der Lastgeschwindigkeit und des Lastweges können grundsätzlich mit geeigneten Mitteln, beispielsweise der in der deutschen Patentanmeldung P 42 37 096.5 beschriebenen Anordnung zum meßtechnischen Erfassen von Lastpendelungen, gemessen werden. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung darüber hinaus möglich, den gemessenen Istverlauf des Fahrweges einer Beobachtereinrichtung zuzuführen, die aufgrund der Pendelgleichung den Istverlauf des Pendelwinkels, der Lastgeschwindigkeit und/oder des Lastweges berechnet.The actual curves of the pendulum angle, the load speed and the load path can in principle with suitable means, for example, that in German patent application P 42 37 096.5 described arrangement for metrological detection of load oscillations. However, it is within the scope of the invention, moreover, the measured To feed the actual course of the route to an observer device, which the actual course due to the pendulum equation the pendulum angle, the load speed and / or the Load path calculated.

Da bei der Bestimmung des Sollverlaufs des Pendelwinkels in der Recheneinrichtung Störeinflüsse, wie insbesondere die an der Last angreifenden Windkräfte, nicht berücksichtigt werden, erfolgt in vorteilhafter Weise eine Korrektur des gemessenen Istverlaufs des Pendelwinkels vor seinem Vergleich mit dem berechneten Sollverlauf in der Weise, daß zusätzlich der gemessene Istverlauf des Pendelwinkels der Beobachtereinrichtung zugeführt wird und mit dem von der Beobachtereinrichtung berechneten Istverlauf des Pendelwinkels verglichen wird und daß die Abweichung zwischen dem gemessenen und dem berechneten Istverlauf des Pendelwinkels als von Störeinflüssen herrührender Pendelanteil von dem berechneten Istverlauf des Pendelwinkels subtrahiert wird.Since in determining the target course of the pendulum angle in the computing device interference, such as in particular the wind forces acting on the load are not taken into account, the measured value is advantageously corrected Actual course of the pendulum angle before its comparison with the calculated target course in such a way that in addition the measured actual course of the pendulum angle of the observer device is supplied and with the observer calculated actual course of the pendulum angle compared and that the difference between the measured and the calculated actual course of the pendulum angle as of interferences originating pendulum share from the calculated Actual course of the pendulum angle is subtracted.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen. Dabei zeigen

FIG 1
ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelung in Form eines Blockschaltbildes,
FIG 2
in mehreren Diagrammen die berechneten Verläufe des Antriebsmoments, des Fahrweges, der Fahrgeschwindigkeit, des Lastweges, der Lastgeschwindigkeit und des Pendelwinkels und
FIG 3
das Blockschaltbild eines in der Regelung nach FIG 1 enthaltenen Lastbeobachters.
For a more detailed explanation of the invention, reference is made below to the figures of the drawing. Show
FIG. 1
an embodiment of the control according to the invention in the form of a block diagram,
FIG 2
in several diagrams the calculated curves of the drive torque, the route, the vehicle speed, the load path, the load speed and the pendulum angle and
FIG 3
the block diagram of a load monitor contained in the control of FIG 1.

Die in FIG 1 gezeigte Regelung enthält eine Recheneinrichtung 1, der über einen Eingang 2 Eingangsparameter, wie z.B. die Masse der Last, die Masse der Katze, an der die Last hängt, die aktuelle Seillänge und maximal zulässige Grenzwerte für die Fahrgeschwindigkeit und das Antriebsmoment, zur Bestimmung von Sollverläufen für die Fahrgeschwindigkeit vK* der Katze, die Lastgeschwindigkeit vL*, den Lastweg bzw. die Lastposition xL*, den Pendelwinkel ϕL* und das Antriebsmoment MK* bzw. entsprechende Ersatzgrößen, wie der Antriebsstrom iK*. Die Bestimmung dieser Sollverläufe erfolgt in der Recheneinrichtung 1 durch analytische Berechnung oder Simulation auf der Grundlage von für das von dem Fahrantrieb mit der pendelnden Last gebildete mechanische Schwingungssystem gültigen Gleichungen, wie sie z. B. in der eingangs erwähnten DE-OS 30 05 461 angegeben sind.The control system shown in FIG. 1 contains a computing device 1, which has two input parameters via an input, such as the mass of the load, the mass of the trolley to which the load is attached, the current rope length and maximum permissible limit values for the driving speed and the drive torque, to determine target curves for the driving speed v K * of the trolley, the load speed v L *, the load path or position x L *, the pendulum angle ϕ L * and the drive torque M K * or corresponding substitute variables such as the drive current i K *. The determination of these target courses takes place in the computing device 1 by analytical calculation or simulation on the basis of equations valid for the mechanical vibration system formed by the traction drive with the oscillating load, as z. B. are specified in the aforementioned DE-OS 30 05 461.

FIG 2 zeigt in mehreren Diagrammen untereinander ein Beispiel für die Sollverläufe des Antriebsmoments MK* bzw. Antriebsstromes iK*, des Fahrweges xK*, der Fahrgeschwindigkeit vK*, des Lastweges xL*, der daraus resultierenden Lastgeschwindigkeit vL* und des Pendelwinkels ϕL*. Dabei ist der Sollverlauf des Antriebsmoments MK* bzw. Antriebsstromes iK* durch Glattung eines hier gestrichelt gezeichneten, sich sprungartig verändernden Momenten- bzw. Stromverlaufs gebildet, der beim Anfahrvorgang zunächst einen maximal zulässigen Wert annimmt, dann auf annähernd Null abfällt und anschließend wieder den Maximalwert annimmt. Wie ein Vergleich der Sollverläufe des Fahrweges xK* und das Lastweges xL* zeigt, eilt während der ersten Hälfte des Anfahrvorganges die Last der Katze mit zunehmenden Pendelwinkel ϕL* nach, während in der zweiten Hälfte des Anfahrvorganges die Last aufholt bis am Ende des Anfahrvorganges der Pendelwinkel ϕL* Null ist. Von da an werden die Katze und die Last mit jeweils gleicher Geschwindigkeit vK* bzw. vL* in Richtung auf das Ziel für die Last bewegt. Vor Erreichen des Ziels wird der Bremsvorgang eingeleitet, der in gleicher Weise wie der Anfahrvorgang abläuft. Anstelle der gezeigten Glättung für den Sollwertverlauf des Antriebsmoments MK* bzw. Antriebsstroms iK* kann auch eine Glättung in Form einer Rampenfunktion erfolgen. Durch die Glattung werden Stöße in dem Momentenverlauf verhindert.2 shows in several diagrams an example for the target curves of the drive torque M K * or drive current i K *, the travel path x K *, the travel speed v K *, the load path x L *, the resulting load speed v L * and of the pendulum angle ϕ L *. The target profile of the drive torque M K * or drive current i K * is formed by smoothing a torque or current profile shown here in dashed lines and changing abruptly, which initially assumes a maximum permissible value during the starting process, then drops to approximately zero and then again takes the maximum value. As a comparison of the target profiles of the travel path x K * and the load path x L * shows, the load of the trolley lags behind with increasing pendulum angle ϕ L * during the first half of the starting process, while in the second half of the starting process the load catches up to the end of the starting process the pendulum angle ϕ L * is zero. From then on, the cat and the load are moved at the same speed v K * and v L * towards the target for the load. Before reaching the destination, the braking process is initiated, which proceeds in the same way as the starting process. Instead of the smoothing shown for the setpoint profile of the drive torque M K * or drive current i K *, smoothing can also take place in the form of a ramp function. The smoothing prevents shocks in the torque curve.

In FIG 1 ist die den Fahrantrieb des Hebezeugs enthaltende Regelstrecke mit zugehörigen Meßgebern zum Messen der Istverläufe des Fahrweges xK, der Fahrgeschwindigkeit vK und des Pendelwinkels ϕL mit 3 bezeichnet. Der Fahrantrieb wird durch einen Stromregler 4 angesteuert, der eingangsseitig über eine Strombegrenzung 5 mit dem von der Recheneinrichtung 1 bestimmten Sollverlauf des Antriebsstromes iK* bzw. Antriebsmoments MK* beaufschlagt ist. Der Fahrantrieb wird also direkt mit dem vorbestimmten Momentenverlauf MK* gesteuert. Abweichungen zwischen dem so modellhaft berechneten bzw. simulierten Schwingungsverhalten und dem tatsächlichen Schwingungsverhalten der Last werden durch einen Geschwindigkeitsregler 6 ausgeregelt, dem eingangsseitig die Differenz zwischen dem von der Recheneinrichtung 1 bestimmten oder einem von Hand vorgegebenen Sollverlauf der Fahrgeschwindigkeit vK* bzw. vKH* und dem gemessenen Istverlauf der Fahrgeschwindigkeit vK zugeführt wird und dessen Ausgangssignal zu dem vorbestimmten Sollverlauf des Antriebsmoments MK* hinzuaddiert und dem Stromregler 4 zugeführt wird. Der dem Geschwindigkeitsregler 6 zugeführte sollverlauf der Fahrgeschwindigkeit vK* bzw. v KH* wird durch eine Geschwindigkeitsbegrenzung 7 begrenzt. Für die manuelle Vorgabe des der Fahrgeschwindigkeit vKH* dient ein Stellwertgeber 8, dem ein Sanfthochlaufgeber 9 und ein Anpaßverstärker 10 nachgeordnet ist. Ein Umschalter 11 dient zum Umschalten zwischen dem in der Recheneinrichtung 1 berechneten Fahrgeschwindigkeitssollwert vK* und dem von Hand vorgegebenen Fahrgeschwindigkeitssollwert vKH*.In FIG. 1, the control path containing the travel drive of the hoist is designated by 3 with associated measuring sensors for measuring the actual courses of the travel path x K , the travel speed v K and the pendulum angle ϕ L. The travel drive is controlled by a current controller 4, which is acted upon on the input side by a current limiter 5 with the set course of the drive current i K * or drive torque M K * determined by the computing device 1. The travel drive is thus controlled directly with the predetermined torque curve M K *. Deviations between the vibration behavior calculated or simulated in this way and the actual vibration behavior of the load are corrected by a speed controller 6, on the input side of which the difference between the desired course of the driving speed v K * or v KH * determined by the computing device 1 or specified by hand. and the measured actual curve of the vehicle speed v K is fed and its output signal is added to the predetermined target curve of the drive torque M K * and is fed to the current controller 4. The course of the driving speed v K * or v KH * supplied to the speed controller 6 is limited by a speed limitation 7. For the manual specification of the driving speed v KH *, a control value sensor 8 is used, which is followed by a soft ramp function sensor 9 and a matching amplifier 10. A switch 11 is used to switch between the vehicle speed setpoint v K * calculated in the computing device 1 and the vehicle speed setpoint v KH * specified by hand.

Um in Zielnähe eine exakte Positionierung der Last zu ermöglichen, was insbesondere bei Containern von großer Bedeutung ist, ist zusätzlich ein Wegregler 12 vorgesehen, dem eingangsseitig die Differenz zwischen dem in der Recheneinheit 1 bestimmten Sollwert des Lastweges xL* und dem gemessenen oder bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Beobachtereinrichtung 13 ermittelten Istwert des Lastweges x L zugeführt wird. Der Wegregler 12 ist ausgangsseitig über eine Schalteinrichtung 14 mit langsam ansteigender Einschaltcharakteristik und einem nachfolgenden Begrenzer 15 mit einem Summierknoten 16 verbunden, an dem der von dem Wegregler 12 kommende Korrekturwert dem von der Recheneinrichtung 1 bestimmten Sollverlauf der Fahrgeschwindigkeit vK* aufgeschaltet wird. Da der Wegregler 12 die Stabilität der gesamten Regelung herabsetzen kann, wird er erst dann über die beispielsweise durch die Recheneinrichtung 1 gesteuerte Schalteinrichtung 14 der Regelung sanft zugeschaltet, wenn die Last sich in Zielnähe befindet.In order to enable exact positioning of the load in the vicinity of the target, which is particularly important in the case of containers, a displacement controller 12 is additionally provided, on the input side of which the difference between the setpoint value of the load path x L * determined in the computing unit 1 and the measured or at which The embodiment shown here is supplied by an observer device 13 ascertained actual value of the load path x L. On the output side, the travel controller 12 is connected via a switching device 14 with a slowly increasing switch-on characteristic and a subsequent limiter 15 to a summing node 16, at which the correction value coming from the travel controller 12 is applied to the desired course of the driving speed v K * determined by the computing device 1. Since the path controller 12 can reduce the stability of the entire control system, it is only gently switched on to the control system via the switching device 14 controlled, for example, by the computing device 1, when the load is close to the target.

Zur Stabilisierung der Regelung wird die Differenz zwischen dem von der Recheneinrichtung 1 bestimmten Sollverlauf der Lastgeschwindigkeit vL* und deren Istwert vL sowie die Differenz zwischen dem von der Recheneinrichtung 1 bestimmten Sollverlauf des Pendelwinkels ϕL* und dessen Istverlauf ϕL über Verstärkungsglieder 17, 18, 19 und 20 mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren K17, K18, K19 und K20 an einem Summierpunkt 21 dem von der Recheneinrichtung 1 oder dem Handstellglied 8 kommenden Sollwert der Fahrgeschwindigkeit vK* bzw. vKH* und an einem Summierpunkt 22 dem Ausgang des Wegreglers 12 aufgeschaltet. Die Verstärkungsfaktoren Kij werden in Abhängigkeit von der gemessenen Seillänge, an der die Last hängt, variiert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Istwerte für die Lastgeschwindigkeit vL und den von Störanteilen befreiten Pendelwinkel ϕLoW nicht direkt gemessen, sondern von der bereits erwähnten Beobachtereinrichtung 13 geliefert, weswegen die entsprechenden Istwerte zur Unterscheidung von gemessenen Istwerten unterstrichen sind.To stabilize the control, the difference between the target curve of the load speed v L * determined by the computing device 1 and its actual value v L as well as the difference between the target curve of the pendulum angle ϕ L * determined by the computing device 1 and its actual curve ϕ L via reinforcing elements 17, 18, 19 and 20 with different gain factors K 17 , K 18 , K 19 and K 20 at a summing point 21 the setpoint value of the driving speed v K * or v KH * coming from the computing device 1 or the manual actuator 8 and at a summing point 22 the Output of path controller 12 switched on. The amplification factors K ij are varied depending on the measured rope length to which the load depends. In the exemplary embodiment shown, the actual values for the load speed v L and the pendulum angle ϕ LoW freed from interfering components are not measured directly, but rather are supplied by the aforementioned observation device 13, which is why the corresponding actual values for differentiating measured actual values are underlined.

FIG 3 zeigt ein Blockschaltbild der Beobachtereinrichtung 13, in der aus den gemessenen Istverlauf des Fahrweges xL und in Abhängigkeit von der ebenfalls gemessenen Seillänge l auf der Grundlage der Pendelgleichung für kleine Pendelausschläge mL · l2 · d2ϕL/dt2 = -mL · g · l · ϕL, mit mL = Masse der Last und g = Erdbeschleunigung, die Istwerte für den Pendelwinkel ϕL, die Lastgeschwindigkeit vL und den Lastweg x L berechnet werden. Hierzu sind zwei Verstärker 23 und 24 mit den Verstärkungsfaktoren 1/l bzw. g sowie zwei Integratoren 25 und 26 hintereinander geschaltet, wobei den Verstärker 23 eingangsseitig die Differenz zwischen dem gemessenen Istverlauf des Fahrweges xK und dem Ausgang des Integrators 26 zugeführt wird.3 shows a block diagram of the observer device 13, in which the measured actual course of the travel path x L and depending on the rope length l also measured on the basis of the pendulum equation for small pendulum deflections m L · L 2nd · D 2nd ϕ L / German 2nd = -m L · G · l · ϕ L , with mL = mass of the load and g = acceleration due to gravity, the actual values for the pendulum angle ϕ L, the load speed v L and the load path x L are calculated. For this purpose, two amplifiers 23 and 24 with the amplification factors 1 / l and g and two integrators 25 and 26 are connected in series, the amplifier 23 being supplied on the input side with the difference between the measured actual profile of the travel path x K and the output of the integrator 26.

Da in der das mechanische Schwingungssystem simulierenden Recheneinrichtung 1 Störeinflüsse, wie insbesondere auf die Last einwirkende Windkräfte, nicht berücksichtigt werden, werden diese Störeinflüsse in der Beobachtereinrichtung 13 aus dem dort ermittelten Istwert des Pendelwinkels ϕ L herausgerechnet, so daß ein von diesen Störeinflüssen befreiter Istwert des Pendelwinkels ϕ LoW erhalten wird. Hierzu wird in der Beobachtereinrichtung 13 die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Istwert des Pendelwinkels ϕL und dem von dem Beobachter errechneten Istwert ϕ L gebildet und über eine Schalteinrichtung 27 und ein Anpaßglied 28 mit nachgeordnetem Integrator 29 als der auf den Störeinflüssen beruhende Pendelwinkelanteil ϕ W einem Subtrahierknoten 30 zugeführt wird, wo er von dem von der Beobachtereinrichtung 13 ermittelten Pendelwinkel ϕ L subtrahiert wird. Das Signal am Ausgang der Schalteinrichtung 27 wird außerdem über weitere Anpaßglieder 31 und 32 den Signalen am Ausgang des Verstärkers 24 und des Integrators 25 aufgeschaltet, um eine definierte Einschwingdynamik der Beobachtereinrichtung 13 zu erhalten. Die Schalteinrichtung 27 dient dazu, die Berücksichtigung der Störeinflüsse bei der Berechnung des Istwertes des Pendelwinkels ϕ L in der Beobachtereinrichtung 13 abzuschalten, der Pendelwinkel so groß wird, daß er aus dem Meßbereich der entsprechenden Meßeinrichtung für den Pendelwinkel herausgerät.Since disturbances, such as wind forces acting on the load in particular, are not taken into account in the computing device 1 simulating the mechanical vibration system, these disturbances are calculated in the observer device 13 from the actual value of the pendulum angle ϕ L determined there, so that an actual value freed from these disturbances Pendulum angle ϕ LoW is obtained. For this purpose, the difference between the actually measured actual value of the pendulum angle ϕ L and the actual value ϕ L calculated by the observer is formed in the observer device 13 and via a switching device 27 and an adapter 28 with a downstream integrator 29 as the pendulum angle component ϕ W based on the interference Subtracting node 30 is supplied, where it is subtracted from the pendulum angle ϕ L determined by the observer device 13. The signal at the output of the switching device 27 is also applied to the signals at the output of the amplifier 24 and the integrator 25 via further matching elements 31 and 32 in order to obtain a defined transient response of the observer device 13. The switching device 27 is used to switch off the consideration of the disturbing influences in the calculation of the actual value of the pendulum angle ϕ L in the observer device 13, the pendulum angle becomes so large that it moves out of the measuring range of the corresponding measuring device for the pendulum angle.

Die in den FIG 1 und 3 gezeigten Schaltungsblöcke der Regelung können sowohl als elektrische Schaltung als auch in Form eines Programmablaufes in einem Rechner realisiert werden.The control circuit blocks shown in FIGS. 1 and 3 can be used both as an electrical circuit and in Form of a program sequence can be realized in a computer.

Claims (5)

  1. Control for the electrical travel drive of hoisting gear with a load hanging on a cable, having a computing device (1) for determining a desired course for the travelling speed (vK*) on the basis of equations, which are valid for the oscillatory system formed by the travel drive with the swinging load, and associated input parameters, the determining of the desired course for the travelling speed (vK*) being established as a function of a desired course of the driving torque (MK*) that is determined from the equations, or from a variable (iK*) which is representative thereof, and having a control device, to the input side of which is supplied the desired course for the travelling speed (vK*) and which on the output side controls the travel drive, characterised in that the control device consists of a speed controller (6) having a downstream current controller (4) for the travel drive, and in that the desired course of the driving torque (MK*) that is determined by the computing device (1) is, for the pre-control, applied to the output of the speed controller (6).
  2. Control according to claim 1, characterised in that the computing device (1) additionally determines from the equations the desired course of the load path (xL*), which, together with an actual value of the load path (xL), is supplied to a path controller (12), and in that the output of the path controller (12) is connected by way of a switching device (14) having a slowly rising closing characteristic to the input of the speed controller (6).
  3. Control according to claim 1 or 2, characterised in that the computing device (1) additionally determines from the equations the desired course of the swing angle (ϕL*) and the desired course of the load speed (vK*), in that the desired course of the swing angle (ϕL*) is compared with the actual course (ϕL) thereof and the desired course of the load speed (vL*) is compared with the actual course (vL) thereof, and in that the deviations between the desired courses and the actual courses of the swing angle and of the load speed are applied to the input of the speed controller (6) and, if appropriate, to the output of the path controller (12).
  4. Control according to claim 3, characterised in that the measured actual course of the travel path (xK) is supplied to an observer device, which calculates on the basis of the swing equation (Lagrange equation) the actual course of the swing angle (ϕ L) of the load speed (v L) and/or of the load path (x L).
  5. Control according to claim 4, characterised in that additionally, the measured actual course of the swing angle (ϕL) is supplied to the observer device (13) and compared with the actual course of the swing angle (ϕ L) that is calculated by the observer device (13), and in that the deviation between the measured actual course and the calculated actual course of the swing angle is, as swing content (ϕ W) caused by interference, subtracted from the calculated actual course of the swing angle (ϕ L).
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