EP2272786A1 - Crane control for controlling a crane's hoisting gear - Google Patents

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EP2272786A1
EP2272786A1 EP10006767A EP10006767A EP2272786A1 EP 2272786 A1 EP2272786 A1 EP 2272786A1 EP 10006767 A EP10006767 A EP 10006767A EP 10006767 A EP10006767 A EP 10006767A EP 2272786 A1 EP2272786 A1 EP 2272786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hoist
crane
load
control
rope
Prior art date
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Granted
Application number
EP10006767A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP2272786B1 (en
Inventor
Klaus Dr. Dipl.-Ing. Schneider
Oliver Professor Dr.-Ing. Sawodny
Sebastian Küchler
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.)
Liebherr Werk Nenzing GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Nenzing GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2272786A1 publication Critical patent/EP2272786A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical

Definitions

  • the present invention relates to a crane control for controlling a hoist of a crane.
  • this is an electronic crane control, which determines drive signals for the hoist of a crane from the input signals entered by an operator by means of input elements, in particular by means of hand levers.
  • the input signals can also be generated by an automation system.
  • the object of the present invention is to provide an improved crane control system.
  • the present invention thus provides a crane control for controlling a hoist of a crane available, which takes into account the based on the extensibility of the hoist rope vibration dynamics in the control of the hoist and reduced or damped by suitable control of the hoist.
  • the vibration dynamics of the system of rope and load is taken into account.
  • the hoist and / or the crane structure can be taken into account. This makes it possible to reduce the dynamic loads acting on the rope and the crane structure by using the crane control according to the invention.
  • the crane structure can be built correspondingly lighter or operated with higher static loads.
  • the crane control according to the invention can limit the lifting force acting on the crane structure to a maximum permissible value by taking into account the vibration dynamics of the system comprising the hoist, rope and load.
  • the crane control according to the invention advantageously comprises a vibration reduction operation, in which the based on the extensibility of the hoisting rope vibration dynamics is taken into account, while any movements of the support region on which the crane structure is supported, are not taken into account in the control of the hoist.
  • the control thus starts in the vibration reduction operation of a stationary support area.
  • the control according to the invention must therefore take into account only vibrations which arise through the hoisting rope and / or the hoisting gear and / or the crane structure. Movements of the support area, as z. B. in a floating crane by wave motion incurred, remain unconsidered in the vibration reduction operation.
  • the crane control can be made considerably simpler.
  • the crane control according to the invention can be used in a crane, which is actually supported on a stationary support area during the lift with the crane structure, in particular on the ground.
  • the crane control according to the invention can also be used in a floating crane, but does not take into account the movements of the floating body in the vibration reduction mode. If the crane control system has an operating mode with active coasting sequence, the vibration reduction operation accordingly takes place without simultaneous active coasting sequence operation.
  • the method according to the invention in transportable and / or mobile cranes is used.
  • the crane advantageously has support means via which it can be supported at different lifting locations.
  • the method is used in port cranes, especially in mobile harbor cranes, crawler cranes, vehicle cranes, etc. used.
  • the hoist of the crane according to the invention can be hydraulically driven. Alternatively, a drive via an electric motor is possible.
  • the crane control according to the invention advantageously determines from the input signals input by an operator by means of input elements, in particular by means of hand levers, for the hoisting gear of a crane, the vibration dynamics of the system of hoisting gear, cable and load based on the extensibility of the hoisting cable being taken into account in the determination of the control signals to limit the dynamic forces acting on the rope and the crane structure.
  • the crane control system may have an automation system which predetermines a desired lifting movement.
  • the drive speed of the hoist for limiting overshoots in at least one operating phase, in particular during the cancellation and / or discontinuation of the load is limited to a maximum permissible drive speed.
  • the maximum permissible drive speed can also be zero, so that the crane control stops the hoist.
  • the crane control limits the drive speed to a speed greater than zero, so that the lifting movement is not interrupted.
  • the present invention makes it possible to limit overshoots of the lifting force beyond the static load to a certain extent.
  • the overshoots can be limited to a fixed factor dependent on the boom position maximum load.
  • the consideration of the vibration dynamics or the limitation of the drive speed is advantageously carried out at least in those operating phases, which are particularly relevant for the dynamic loads of the system of hoist winch, hoisting rope and load. It can be provided in particular that the drive speed is limited only in certain operating phases, in contrast, is released in other phases of operation, in order not to unnecessarily restrict an operator. In particular, it may be provided that the drive speed is limited only during the cancellation and / or discontinuation of the load and otherwise released.
  • the drive speed of the hoist is determined as long as the input signals, as the drive speed is below the maximum allowable drive speed. Only when the drive speed determined from the input signals of the operator would be above the maximum permissible drive speed, the drive speed is limited to this maximum permissible drive speed. As long as the operator so the maximum allowable Drive speed does not exceed, they can control the hoist freely as in known crane controls.
  • the crane control determines the maximum permissible drive speed of the hoist dynamically based on crane data. So no fixed maximum drive speed is given, but this is currently determined based on the situation. As a result, the maximum permissible drive speed can be continuously adapted to the respective stroke situation. This has the advantage that the drive speed of the hoist does not need to be unnecessarily limited.
  • the unloading of the crane enters the maximum permissible drive speed.
  • the crane's outreach determines the maximum force that the crane structure can absorb, and thus the maximum permissible dynamic forces. If the crane is a boom that can be augmented by a horizontal rocking axis, then the rocking angle of the boom is used to determine the maximum permissible drive speed.
  • the maximum permissible drive speed of the lifting mechanism is determined as a function of a currently measured lifting force. This makes it possible to limit the overshoot of the lifting force to a certain value of the maximum allowable static lifting force.
  • the maximum permissible drive speed decreases with increasing lifting force.
  • the maximum permissible drive speed is advantageously inversely proportional to the root of the currently measured lifting force.
  • the lifting force can be determined via a load mass sensor.
  • the maximum permissible drive speed of the hoist is determined as a function of the rope length.
  • the rope length has an influence on the rigidity of the hoisting rope and thus on the dynamics of the hoist, rope and load system.
  • the rope length is advantageously determined via a measurement of the movement of the hoist or via the control data of the hoist.
  • the calculation of the maximum permissible drive speed continues to include certain constants which depend on the structure of the crane and the cable.
  • the maximum permissible drive speed of the hoist is determined on the basis of a physical model which describes the vibration dynamics of the system comprising hoist, rope and load. This makes it possible to achieve a precise limitation of the maximum permissible drive speed.
  • the crane control is easier to adapt to other crane models.
  • the crane control according to the invention therefore advantageously has a situation detection, based on which the crane control determines the control behavior.
  • the crane control according to the invention has a state machine which determines the activation behavior of the crane control on the basis of the situation recognition.
  • this is advantageously a discrete state machine which recognizes discrete states and in each of these states executes predetermined drive programs for the hoist.
  • the situation recognition recognizes a lifting state in which the drive speed of the hoist is limited to avoid overshooting.
  • the state machine advantageously has a lift-off state, in which the drive speed of the Hoist is limited to avoid overshoots.
  • the hoisting rope is first tensioned by winding the hoisting rope until the load then lifts off the ground. During this phase, the drive speed of the hoist is limited to avoid overshooting the load after lifting the load.
  • the situation detection detects a lifting state by monitoring the change in the measured lifting force.
  • the derivation of the lifting force enters the situation detection.
  • it can be queried whether the derivative of the lifting force over time exceeds a certain predetermined minimum value.
  • the absolute value of the force can enter into the situation recognition.
  • the difference between the currently measured lifting force and the last determined static lifting force, which is solely caused by the static weight of the load, is considered. It can be queried whether this difference exceeds a certain predetermined value.
  • the absolute values of the force it is possible to prevent a lifting state from being detected even though the load hangs freely on the hook and does not threaten too much overshoot.
  • the situation recognition recognizes a release state in which the drive speed of the hoist is released, advantageously a release state is detected when the load has been raised and now hangs freely on the crane cable.
  • the state machine for this purpose has a release state in which the drive speed of the Hoist is released.
  • data on the movement of the hoisting gear enter into the situation recognition in order to detect whether the load has been lifted.
  • the situation detection determined from the measured lifting force and data on the expansion behavior of the rope, from when the hoist has already wound enough rope to lift the load from the ground.
  • the situation recognition recognizes a AblegeZustand in which the drive speed of the hoist is limited in order to avoid that unnecessarily much rope is handled when placing the load.
  • the state machine for this purpose has a storage state in which the drive speed of the hoist is limited in order to avoid that unnecessarily much rope is unwound when placing the load.
  • the present invention now comprises a further control variant, which is advantageously used during phases in which the load hangs freely on the crane cable.
  • the crane control is used to avoid natural vibrations of the rope and / or the crane structure, which can also be stressful for the ropes and the crane structure.
  • the present invention comprises a crane control, for which a desired lifting movement of the load serves as an input quantity, on the basis of which a control variable for controlling the lifting mechanism is calculated.
  • the crane control according to the invention takes into account the vibration dynamics which arise due to the extensibility of the hoist rope. As a result, natural vibrations of the system rope and load can be damped.
  • a set stroke movement of the load is initially generated, which now serves as the input variable of the crane control according to the invention.
  • a control variable for controlling the hoist is then calculated in order to dampen natural oscillations.
  • variable cable length of the hoisting rope is included in the calculation of the control variable.
  • the rope length of the hoist affects the rigidity of the rope and thus its dynamics.
  • the measured lifting force or the weight determined therefrom of the load hanging on the load cable enters into the calculation of the control variable.
  • the weight of the load hanging on the load rope thereby significantly influences the dynamics of the system of hoisting rope, hoist and load.
  • control of the hoist is carried out on the basis of a physical model, which describes the lifting movement of the load as a function of the control variable of the hoist.
  • a physical model describes the lifting movement of the load as a function of the control variable of the hoist.
  • control of the lifting mechanism takes place on the basis of an inversion of the physical model.
  • control quantity of the hoisting gear is obtained as a function of the lifting movement of the load, which can thus be used as the input variable of the control.
  • the present invention further comprises a method for controlling a hoist of a crane by means of a crane control, wherein in the control of the
  • the control of the hoist is carried out by means of a crane control according to the invention, as shown above.
  • the present invention includes a crane with a crane control as set forth above.
  • FIG. 2 an embodiment of the crane according to the invention is shown, which is equipped with an embodiment of a crane control according to the invention.
  • the crane has a boom 1, which is pivoted about a horizontal rocking axis on the tower 2.
  • a hydraulic cylinder 10 is provided, which is articulated between the boom 1 and the tower 2.
  • the tower 2 is rotatably mounted about a vertical axis of rotation.
  • the tower 2 is arranged for this purpose on an upper carriage 7, which can be rotated by a slewing gear relative to a lower carriage 8.
  • this is a movable crane, for which the undercarriage 8 is equipped with a chassis 9. At the hub of the crane can then be supported by support members 71.
  • the lifting of the load takes place via a hoist rope 3, on which a load-receiving element 4, in this case a crane hook, is arranged.
  • the hoist rope 3 is guided over pulleys on the jib tip 5 and on the tower top 6 to the hoist 30 on the superstructure over which the length of the hoist rope can be changed.
  • the hoist 30 is designed as a hoist winch.
  • the crane control takes into account the dynamics of the system of hoist, hoist rope and load in the control of the hoist to reduce vibrations due to the extensibility (or elasticity) of the hoisting rope.
  • the steel construction of a boom slewing crane can be reduced as long as a maximum overshoot in the force measuring axis of the hoist can be guaranteed.
  • the maximum permissible discharge-dependent lifting force may only be exceeded by the p- fold value due to the dynamic overshoot when lifting a load from the ground.
  • an automatic lift can be used.
  • Fig. 1 shows the measured lifting force when lifting a load without lifting automatics and with an automatic lifting system, which guarantees a maximum overshooting by p times.
  • the automatic lifting system presented below guarantees that the maximum permissible maximum load-dependent maximum force in the hoisting gear is never exceeded by more than the p- fold value when lifting a load from the ground.
  • the automatic lifting system discussed here reduces the hoist speed when depositing a load on the ground. Thus, it should be prevented that the crane operator unwinds too much slack when he drops a load on the ground.
  • Figure 2 shows the complete construction of a mobile harbor crane.
  • the load with the mass m l is lifted by the crane by means of the lifting device and is connected to the lifting hoist via the rope with the total length l s .
  • the rope is deflected from the load handler via a respective deflection roller on the boom head and tower. It should be noted that the rope is not deflected directly from the boom head to the hoist winch but it is deflected from the boom head to the tower, back to the boom head and then over the hoist winch tower (see Fig. 2 ).
  • the overall spring stiffness of the crane when lifting a load consists of the spring stiffness of the ropes and the spring stiffness of the crane (deflection of the tower, jib, etc.).
  • the lifting mechanism presented here is based on an event-discrete state machine, which should detect the lifting of a load. As soon as a load is lifted, the lifting speed should be reduced to a predetermined value, thus guaranteeing a maximum overshoot of the dynamic lifting force. After the load has lifted completely off the ground, the hoist speed is to be released again by the automatic hoist. In addition, the automatic lifting should detect a settling of the load and also reduce the hoist speed. Again, the hoist should be released again after discontinuation.
  • the scheme of automatic lifting is in Fig. 3 shown.
  • Default v up , v down the permitted maximum speeds for load release and load offset are calculated or specified. The exact calculation is described in the following section.
  • the "Situation detection” block detects whether a load is picked up from the ground or set down on the ground or whether the crane is in normal operating mode. Based on the current situation, the corresponding desired speed v set is then selected. This decision is based on an event discrete state machine as described above.
  • the z-axis is directed downwards to the load movement (see Fig. 2 ).
  • the load is lowered by a positive hoist speed v hw and raised by a negative hoist speed v hw .
  • z ⁇ dyn is the acceleration of the load (without gravitational acceleration).
  • the corresponding setpoint speed is selected on the basis of the current situation by means of an event-discrete state machine.
  • the state machine used here is in Fig. 4 shown.
  • the associated transitions and actions in each state are described below.
  • the individual variables are summarized in Table 1.
  • m 0, on This is the absolute difference of the measured load mass in comparison to the measured load mass in the last low point of the measurement signal, which is referred to below as m 0, on .
  • m 0, ab This is the absolute difference of the measured load mass compared to the measured load mass in the last high point of the measurement signal, which is referred to below as m 0, ab .
  • This threshold value depends on the particular crane type and the measurement signal in the last low point m 0, on .
  • This threshold value depends on the particular crane type and the measurement signal in the last low point m 0, ab .
  • This threshold value depends on the respective crane type, the total spring stiffness C total, the permissible overshoot p in the force measuring axis and the ratio of m l m Max where m max is the discharge-dependent maximum allowable lifting load.
  • the hoist is released and can be operated by default.
  • the system starts after initialization (starting the crane) in this state.
  • m is certainly a safety factor, so that more rope than necessary to be wound before this state can be left.
  • FIGS. 5 and 6 Results of a measurement in which 60 tons of load were lifted with slack rope off the ground.
  • the figures each include the measurement with and without the automatic lifting according to the first embodiment of the present invention.
  • Table 1 ⁇ / b> Description of the variables from automatic lifting variable name description v should Target speed which is sent to the hoist control. A positive value corresponds to sinks, a negative value corresponds to lifting.
  • v on Calculated permitted absolute speed when canceling. Calculation according to (16).
  • m l Is the load mass measured by the force measuring axis on the hook neglecting the dynamic forces.
  • m l F l / g . ⁇ l Time derivative of F l in N / s. ⁇ m on Absolute difference of m l with respect to the last low point in the measurement of m l in kg. m 0, up Last low point in the measurement signal from m l to kg. ⁇ m from Absolute difference of m l with respect to the last high point in the measurement of m l in kg. m 0, from Last high point in the measurement signal of m l kg.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of the hydraulics of the hoist.
  • a diesel or electric motor 25 is provided, which drives a variable displacement pump 26.
  • This variable displacement pump 26 forms with a hydraulic motor 27 a hydraulic circuit and drives it.
  • the hydraulic motor 27 is designed as an adjusting motor. Alternatively, a constant motor could be used. About the hydraulic motor 27, the hoist winch is then driven.
  • FIG. 8 is the physical model through which the dynamics of the system of hoist winch, load cable 3 and the load in the second embodiment is described in more detail.
  • the system of load rope and load is considered as a damped spring pendulum, with a spring constant C and a damping constant D.
  • the spring constant C is the length of the hoist rope L, which either determined based on measured values or due to the control the hoist winch is calculated.
  • the mass M of the load which is measured via a load mass sensor, enters into the control.
  • the second embodiment is used to control a mobile harbor crane, as in FIG. 2 is shown.
  • the boom, the tower and the hoist winch are set in motion by hydraulic drives.
  • the hydraulic drives which set the hoist winch of the crane generate natural vibrations due to the inherent dynamics of the hydraulic systems and / or the hoisting rope.
  • the resulting force vibrations affect the long-term fatigue of the ropes and the entire crane structure, resulting in increased maintenance.
  • a tax law is provided which suppresses caused by strokes of the crane natural oscillations and thereby reduces the stress cycles within the Wöhlerdiagramms.
  • a reduction in the stress cycles logically increases the service life of the crane structure.
  • returns are to be avoided because they require sensor signals, which must meet certain safety requirements within industrial applications and thereby lead to higher costs.
  • the hoist winch of the crane shown in the embodiment is driven by a hydraulically operated rotary motor.
  • the dynamic model and the hoist winch control law are derived in the following section.
  • the payload with the mass m p is attached to a hook and can be raised or lowered by the crane by means of a rope of length l r .
  • the rope is deflected by a pulley on the jib tip and on the tower.
  • the rope is not deflected directly from the end of the boom to the hoist winch, but from the end of the boom to the tower, from there back to the end of the boom and then over the tower to the hoist winch (see FIG. 2 ).
  • l 1 , l 2 and l 3 denote the partial lengths of the hoist winch to the tower, from the tower to the end of the boom and from the end of the boom to the hook.
  • the lifting system of the crane which consists of the hoist winch, the rope and the payload, is considered below as a spring-mass-damper system and is in FIG. 8 shown.
  • z ⁇ p 0 0 with the gravitational constant g, the spring constant c, the damping constant d, the radius of the hoist winch r w, the angle ⁇ w of the hoist winch, the angular velocity .phi w, the payload position z p, the payload speed z p and the payload acceleration Z p.
  • J w and J m denote the moment of inertia of the winch and the motor
  • i w is the gear ratio between the engine and the winch
  • ⁇ p w is the pressure difference between high and low pressure chambers of the engine
  • D m is the displacement of the hydraulic motor
  • F s is the spring force given in (39).
  • the initial condition ⁇ w0 for the angle of the hoist winch is given by (41).
  • the hydraulic circuit for the hoist winch is in FIG. 7 shown.
  • the pressure difference ⁇ p w between both pressure chambers of the engine is described by the pressure build-up assuming that no internal or external leakage occurs.
  • the small volume change due to the motor angle ⁇ w is neglected.
  • the volume in both pressure chambers is assumed to be constant and denoted by V m .
  • is the compressibility of the oil.
  • the dynamic model for the hoist winch is transformed into the state space to design a flatness-based feedforward control.
  • the reference signal y and its derivatives are obtained by a numerical trajectory generation from the hand lever signal of the crane operator.

Landscapes

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

Abstract

The crane controller has a lifting unit, in which the oscillation-dynamics are allowed by the crane controller. The crane controller reduces the oscillation-dynamics by proper controlling to the lifting unit. The oscillation-dynamics are based on the flexibility of a hoist rope (3). The drive speed of the lifting unit is limited for limiting the overshooting of a maximum drive speed. An independent claim is also included for a method for controlling a lifting unit of a crane by a crane controller.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kransteuerung zur Ansteuerung eines Hubwerks eines Krans. Insbesondere handelt es sich dabei um eine elektronische Kransteuerung, welche aus den von einer Bedienperson mittels Eingabeelementen, insbesondere mittels Handhebeln eingegebenen Eingabesignalen Ansteuersignale für das Hubwerk eines Krans bestimmt. Alternativ können die Eingabesignale auch durch ein Automatisierungssystem generiert werden.The present invention relates to a crane control for controlling a hoist of a crane. In particular, this is an electronic crane control, which determines drive signals for the hoist of a crane from the input signals entered by an operator by means of input elements, in particular by means of hand levers. Alternatively, the input signals can also be generated by an automation system.

Beim Anheben der Last durch den Kran entstehen neben den statischen Lasten, welche aufgrund des Gewichts der Last unvermeidbar auf das Seil sowie auf den Kran wirken, weitere dynamische Lasten durch die Bewegung der Last. Um auch diese dynamische Lasten aufnehmen zu können, muss die Kranstruktur entsprechend stabiler ausgeführt bzw. die statische Maximallast entsprechend verringert werden.When the load is lifted by the crane, besides the static loads, which unavoidably affect the rope and the crane due to the weight of the load, further dynamic loads result from the movement of the load. In order to be able to absorb these dynamic loads as well, the crane structure must be made correspondingly more stable or the static maximum load correspondingly reduced.

Bei bekannten Kransteuerungen bestimmt die Bedienperson durch die Betätigung der Handhebel die Geschwindigkeit des Hubwerks frei. Bei entsprechender Bedienung können daher erhebliche dynamische Lasten auftreten, welche durch eine entsprechend stabile (und damit teure) Konstruktion des Krans berücksichtigt werden müssen.In known crane controls, the operator determines the speed of the hoist by the operation of the hand lever. With appropriate operation, therefore, considerable dynamic loads can occur, which by a According stable (and therefore expensive) construction of the crane must be considered.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kransteuerung zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide an improved crane control system.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Kransteuerung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die vorliegende Erfindung stellt damit eine Kransteuerung zur Ansteuerung eines Hubwerks eines Krans zur Verfügung, welche bei der Ansteuerung des Hubwerkes die auf der Dehnbarkeit des Hubseils beruhende Schwingungsdynamik berücksichtigt und durch geeignete Ansteuerung des Hubwerks reduziert bzw. dämpft. Insbesondere wird dabei die Schwingungsdynamik des Systems aus Seil und Last berücksichtigt. Weiterhin vorteilhafterweise kann auch das Hubwerk und/oder die Kranstruktur berücksichtigt werden. Hierdurch ist es möglich, die dynamischen Lasten, welche auf das Seil und die Kranstruktur wirken, durch Einsatz der erfindungsgemäßen Kransteuerung zu reduzieren. Hierdurch kann die Kranstruktur entsprechend leichter gebaut werden bzw. mit höheren statischen Lasten betrieben werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Kransteuerung dabei die auf die Kranstruktur wirkende Hubkraft durch Berücksichtigung der Schwingungsdynamik des Systems aus Hubwerk, Seil und Last auf einen maximal zulässigen Wert begrenzen.This object is achieved by a crane control according to claim 1. The present invention thus provides a crane control for controlling a hoist of a crane available, which takes into account the based on the extensibility of the hoist rope vibration dynamics in the control of the hoist and reduced or damped by suitable control of the hoist. In particular, the vibration dynamics of the system of rope and load is taken into account. Furthermore advantageously, the hoist and / or the crane structure can be taken into account. This makes it possible to reduce the dynamic loads acting on the rope and the crane structure by using the crane control according to the invention. As a result, the crane structure can be built correspondingly lighter or operated with higher static loads. In particular, the crane control according to the invention can limit the lifting force acting on the crane structure to a maximum permissible value by taking into account the vibration dynamics of the system comprising the hoist, rope and load.

Die erfindungsgemäße Kransteuerung umfasst vorteilhafterweise einen Schwingungs-Reduktionsbetrieb, in welchem die auf der Dehnbarkeit des Hubseils beruhende Schwingungsdynamik berücksichtigt wird, während eventuelle Bewegungen des Abstützbereichs, auf dem sich die Kranstruktur abstützt, bei der Ansteuerung des Hubwerks nicht berücksichtigt werden. Die Ansteuerung geht also im Schwingungs-Reduktionsbetrieb von einem ortsfesten Abstützbereich aus. Die erfindungsgemäße Ansteuerung muß daher nur Schwingungen berücksichtigen, welche durch das Hubseil und/oder das Hubwerk und/oder die Kranstruktur entstehen. Bewegungen des Abstützbereichs, wie sie z. B. bei einem Schwimmkran durch Wellenbewegung entstehen, bleiben im Schwingungs-Reduktionsbetrieb dagegen unberücksichtigt. Die Kransteuerung kann so erheblich einfacher ausgestaltet werden.The crane control according to the invention advantageously comprises a vibration reduction operation, in which the based on the extensibility of the hoisting rope vibration dynamics is taken into account, while any movements of the support region on which the crane structure is supported, are not taken into account in the control of the hoist. The control thus starts in the vibration reduction operation of a stationary support area. The control according to the invention must therefore take into account only vibrations which arise through the hoisting rope and / or the hoisting gear and / or the crane structure. Movements of the support area, as z. B. in a floating crane by wave motion incurred, remain unconsidered in the vibration reduction operation. The crane control can be made considerably simpler.

Die erfindungsgemäße Kransteuerung kann dabei bei einem Kran zum Einsatz kommen, der sich während des Hubs mit der Kranstruktur tatsächlich auf einem ortsfesten Abstützbereich abstützt, insbesondere auf dem Erdboden. Die erfindungsgemäße Kransteuerung kann aber auch bei einem Schwimmkran eingesetzt werden, berücksichtigt aber im Schwingungs-Reduktionsbetrieb die Bewegungen des Schwimmkörpers nicht. Weist die Kransteuerung einen Betriebsmodus mit aktiver Seegangsfolge auf, so erfolgt der Schwingungs-Reduktionsbetrieb dementsprechend ohne gleichzeitigen aktiven Seegangsfolge-Betrieb.The crane control according to the invention can be used in a crane, which is actually supported on a stationary support area during the lift with the crane structure, in particular on the ground. However, the crane control according to the invention can also be used in a floating crane, but does not take into account the movements of the floating body in the vibration reduction mode. If the crane control system has an operating mode with active coasting sequence, the vibration reduction operation accordingly takes place without simultaneous active coasting sequence operation.

Weiterhin vorteilhafterweise kommt das erfindungsgemäße Verfahren bei transportabeln und/oder verfahrbaren Kranen zum Einsatz. Der Kran weist dabei vorteilhafterweise Abstützmittel auf, über welche er an unterschiedlichen Huborten abstützbar ist. Weiterhin vorteilhafterweise kommt das Verfahren bei Hafenkranen, insbesondere bei Hafenmobilkranen, bei Raupenkranen, bei Fahrzeugkranen etc. zum Einsatz.Further advantageously, the method according to the invention in transportable and / or mobile cranes is used. The crane advantageously has support means via which it can be supported at different lifting locations. Further advantageously, the method is used in port cranes, especially in mobile harbor cranes, crawler cranes, vehicle cranes, etc. used.

Das Hubwerk des erfindungsgemäßen Krans kann dabei hydraulisch angetrieben werden. Alternativ ist auch ein Antrieb über einen Elektromotor möglich.The hoist of the crane according to the invention can be hydraulically driven. Alternatively, a drive via an electric motor is possible.

Die erfindungsgemäße Kransteuerung bestimmt dabei vorteilhafterweise aus den von einer Bedienperson mittels Eingabeelementen, insbesondere mittels Handhebeln eingegebenen Eingabesignalen Ansteuersignale für das Hubwerk eines Krans, wobei bei der Bestimmung der Ansteuersignale die auf der Dehnbarkeit des Hubseils beruhende Schwingungsdynamik des Systems aus Hubwerk, Seil und Last berücksichtigt wird, um die auf das Seil und die Kranstruktur wirkenden dynamischen Kräfte zu begrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kransteuerung ein Automatisierungssystem aufweisen, welches eine Soll-Hubbewegung vorgibt. Vorteilhafterweise wird dabei die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks zur Begrenzung von Überschwingungen in mindestens einer Betriebsphase, insbesondere während dem Aufheben und/oder Absetzen der Last auf eine maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit begrenzt. Die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit kann dabei auch gleich Null seien, so dass die Kransteuerung das Hubwerk stoppt. Vorteilhafterweise begrenzt die Kransteuerung jedoch die Antriebsgeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit größer als Null, so dass die Hubbewegung nicht unterbrochen wird.The crane control according to the invention advantageously determines from the input signals input by an operator by means of input elements, in particular by means of hand levers, for the hoisting gear of a crane, the vibration dynamics of the system of hoisting gear, cable and load based on the extensibility of the hoisting cable being taken into account in the determination of the control signals to limit the dynamic forces acting on the rope and the crane structure. Alternatively or additionally, the crane control system may have an automation system which predetermines a desired lifting movement. Advantageously, the drive speed of the hoist for limiting overshoots in at least one operating phase, in particular during the cancellation and / or discontinuation of the load is limited to a maximum permissible drive speed. The maximum permissible drive speed can also be zero, so that the crane control stops the hoist. Advantageously, however, the crane control limits the drive speed to a speed greater than zero, so that the lifting movement is not interrupted.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Überschwingungen der Hubkraft über die statische Last hinaus auf ein gewisses Maß zu begrenzen. Vorteilhafterweise können die Überschwingungen dabei auf einen festen Faktor der von der Auslegerstellung abhängigen Maximallast begrenzt werden.The present invention makes it possible to limit overshoots of the lifting force beyond the static load to a certain extent. Advantageously, the overshoots can be limited to a fixed factor dependent on the boom position maximum load.

Die Berücksichtigung der Schwingungsdynamik bzw. die Begrenzung der Antriebsgeschwindigkeit erfolgt dabei vorteilhafterweise zumindest in solchen Betriebsphasen, welche für die dynamischen Belastungen des Systems aus Hubwinde, Hubseil und Last besonders relevant sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Antriebsgeschwindigkeit nur in bestimmten Betriebsphasen beschränkt wird, in anderen Betriebphasen dagegen freigegeben wird, um eine Bedienperson nicht unnötig einzuschränken. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Antriebsgeschwindigkeit nur während dem Aufheben und/oder Absetzen der Last beschränkt und ansonsten freigegeben wird.The consideration of the vibration dynamics or the limitation of the drive speed is advantageously carried out at least in those operating phases, which are particularly relevant for the dynamic loads of the system of hoist winch, hoisting rope and load. It can be provided in particular that the drive speed is limited only in certain operating phases, in contrast, is released in other phases of operation, in order not to unnecessarily restrict an operator. In particular, it may be provided that the drive speed is limited only during the cancellation and / or discontinuation of the load and otherwise released.

Vorteilhafterweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes so lange anhand der Eingabesignale bestimmt wird, wie sich die Antriebsgeschwindigkeit unterhalb der maximal zulässigen Antriebsgeschwindigkeit befindet. Erst wenn sich die aus den Eingabesignalen der Bedienperson bestimmte Antriebsgeschwindigkeit oberhalb der maximal zulässigen Antriebsgeschwindigkeit befinden würde, wird die Antriebsgeschwindigkeit auf diese maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit begrenzt. So lange die Bedienperson also die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit nicht überschreitet, kann sie das Hubwerk wie bei bekannten Kransteuerungen frei ansteuern.Advantageously, it is further provided that the drive speed of the hoist is determined as long as the input signals, as the drive speed is below the maximum allowable drive speed. Only when the drive speed determined from the input signals of the operator would be above the maximum permissible drive speed, the drive speed is limited to this maximum permissible drive speed. As long as the operator so the maximum allowable Drive speed does not exceed, they can control the hoist freely as in known crane controls.

Vorteilhafterweise bestimmt die Kransteuerung die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks dabei dynamisch anhand von Krandaten. Es wird also keine feste maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit vorgegeben, sondern diese wird jeweils aktuell anhand der Situation bestimmt. Hierdurch kann die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit an die jeweilige Hubsituation laufend angepasst werden. Dies hat den Vorteil, dass die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks nicht unnötig stark begrenzt werden muss.Advantageously, the crane control determines the maximum permissible drive speed of the hoist dynamically based on crane data. So no fixed maximum drive speed is given, but this is currently determined based on the situation. As a result, the maximum permissible drive speed can be continuously adapted to the respective stroke situation. This has the advantage that the drive speed of the hoist does not need to be unnecessarily limited.

Vorteilhafterweise geht dabei die Ausladung des Krans in die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit ein. Die Ausladung des Krans bestimmt wiederum die Maximalkraft, die Kranstruktur aufnehmen kann, und damit die maximal zulässigen dynamischen Kräfte. Handelt sich bei dem Kran um einen um eine horizontale Wippachse aufwippbaren Ausleger, so geht damit der Wippwinkel des Auslegers in die Bestimmung der maximal zulässigen Antriebsgeschwindigkeit ein.Advantageously, the unloading of the crane enters the maximum permissible drive speed. In turn, the crane's outreach determines the maximum force that the crane structure can absorb, and thus the maximum permissible dynamic forces. If the crane is a boom that can be augmented by a horizontal rocking axis, then the rocking angle of the boom is used to determine the maximum permissible drive speed.

In weiterhin vorteilhafter Weise wird die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks in Abhängigkeit von einer aktuell gemessenen Hubkraft bestimmt. Dies ermöglicht es, das Überschwingen der Hubkraft auf einen gewissen Wert der maximal zulässigen statischen Hubkraft zu begrenzen. Vorteilhafterweise sinkt die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit dabei mit steigender Hubkraft. Insbesondere ist vorteilhafterweise die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Wurzel aus der aktuell gemessenen Hubkraft. Die Hubkraft kann dabei über einen Lastmassensensor bestimmt werden.In a further advantageous manner, the maximum permissible drive speed of the lifting mechanism is determined as a function of a currently measured lifting force. This makes it possible to limit the overshoot of the lifting force to a certain value of the maximum allowable static lifting force. Advantageously, the maximum permissible drive speed decreases with increasing lifting force. In particular, the maximum permissible drive speed is advantageously inversely proportional to the root of the currently measured lifting force. The lifting force can be determined via a load mass sensor.

In weiterhin vorteilhafter Weise wird die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks in Abhängigkeit von der Seillänge bestimmt. Die Seillänge hat dabei einen Einfluß auf die Steifigkeit des Hubseils und damit auf die Dynamik des Systems aus Hubwinde, Seil- und Last. Dabei wird die Seillänge vorteilhafterweise über eine Messung der Bewegung des Hubwerks oder über die Ansteuerdaten des Hubwerkes bestimmt.In a further advantageous manner, the maximum permissible drive speed of the hoist is determined as a function of the rope length. The rope length has an influence on the rigidity of the hoisting rope and thus on the dynamics of the hoist, rope and load system. The rope length is advantageously determined via a measurement of the movement of the hoist or via the control data of the hoist.

In weiterhin vorteilhafter Weise gehen in die Berechnung der maximal zulässigen Antriebsgeschwindigkeit weiterhin gewisse Konstanten ein, welche von dem Aufbau des Krans und des Seils abhängen.In a further advantageous manner, the calculation of the maximum permissible drive speed continues to include certain constants which depend on the structure of the crane and the cable.

Vorteilhafterweise wird dabei die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks aufgrund eines physikalischen Modells bestimmt, welche die Schwingungsdynamik des Systems aus Hubwerk, Seil und Last beschreibt. Hierdurch ist es möglich, eine präzise Begrenzung der maximal zulässigen Antriebsgeschwindigkeit zu erreichen. Zudem ist die Kransteuerung einfacher an andere Kranmodelle anzupassen.Advantageously, the maximum permissible drive speed of the hoist is determined on the basis of a physical model which describes the vibration dynamics of the system comprising hoist, rope and load. This makes it possible to achieve a precise limitation of the maximum permissible drive speed. In addition, the crane control is easier to adapt to other crane models.

Da die dynamischen Belastungen des Krans und des Kranseils in den unterschiedlichen Phasen eines Hubes sehr unterschiedlich ausfallen, ist es von Vorteil, wenn die Kransteuerung in den unterschiedlichen Phasen mit einem jeweils passenden Ansteuerprogramm angesteuert wird.Since the dynamic loads of the crane and the crane rope in the different phases of a stroke are very different, it is advantageous if the crane control is controlled in the different phases with a respectively suitable control program.

Die erfindungsgemäße Kransteuerung weist daher vorteilhafterweise eine Situationserkennung auf, anhand welcher die Kransteuerung das Ansteuerverhalten bestimmt. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Kransteuerung dabei einen Zustandsautomaten auf, welcher anhand der Situationserkennung das Ansteuerverhalten der Kransteuerung bestimmt. Insbesondere handelt es sich dabei vorteilhafterweise um einen diskreten Zustandsautomaten, welcher diskrete Zustände erkennt und in diesen Zuständen jeweils vorgegebene Ansteuerprogramme für das Hubwerk ausführt.The crane control according to the invention therefore advantageously has a situation detection, based on which the crane control determines the control behavior. In particular, the crane control according to the invention has a state machine which determines the activation behavior of the crane control on the basis of the situation recognition. In particular, this is advantageously a discrete state machine which recognizes discrete states and in each of these states executes predetermined drive programs for the hoist.

Vorteilhafterweise erkennt die Situationserkennung einen Aufhebe-Zustand, bei welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes zur Vermeidung von Überschwingungen begrenzt wird. Vorteilhafterweise weist hierzu der Zustandsautomat dabei einen Aufhebezustand auf, bei welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks zur Vermeidung von Überschwingungen begrenzt wird. Durch das Aufheben einer Last entstehen die größten dynamischen Beanspruchungen des Seils und des Krans, so dass es wichtig ist, dass in dieser Phase die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks erfindungsgemäß begrenzt wird, um Überschwingungen zu vermeiden.Advantageously, the situation recognition recognizes a lifting state in which the drive speed of the hoist is limited to avoid overshooting. For this purpose, the state machine advantageously has a lift-off state, in which the drive speed of the Hoist is limited to avoid overshoots. By releasing a load, the greatest dynamic stresses of the rope and the crane arise, so that it is important that in this phase, the drive speed of the hoist is inventively limited to avoid overshoot.

Vorteilhafterweise wird dabei in den Aufhebezustand gewechselt, wenn die Situationserkennung erkennt, dass eine auf dem Boden aufliegende Last angehoben wird. Solange die Last noch am Boden aufliegt, wird durch das Aufwickeln des Hubseils zunächst das Hubseil gespannt, bis die Last dann vom Boden abhebt. Während dieser Phase wird die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks begrenzt, um nach dem Abheben der Last Überschwingungen der Last zu vermeiden.Advantageously, it is changed to the Aufhebezustand when the situation recognizes that a resting on the ground load is raised. As long as the load is still resting on the ground, the hoisting rope is first tensioned by winding the hoisting rope until the load then lifts off the ground. During this phase, the drive speed of the hoist is limited to avoid overshooting the load after lifting the load.

Vorteilhafterweise erkennt die Situationserkennung dabei einen Aufhebezustand, indem die Veränderung der gemessenen Hubkraft überwacht wird. Vorteilhafterweise geht dabei die Ableitung der Hubkraft in die Situationserkennung ein. Insbesondere kann dabei abgefragt werden, ob die Ableitung der Hubkraft nach der Zeit einen gewissen vorgegebenen Mindestwert überschreitet. Weiterhin kann auch der Absolutwert der Kraft in die Situationserkennung eingehen. Vorteilhafterweise wird dabei die Differenz zwischen der aktuell gemessenen Hubkraft und der zuletzt bestimmten statischen Hubkraft, welche allein durch das statische Gewicht der Last bedingt ist, betrachtet. Dabei kann abgefragt werden, ob diese Differenz einen gewissen vorgegebenen Wert übersteigt. Indem auch die Absolutwerte der Kraft berücksichtigt werden, kann verhindert werden, dass ein Aufhebezustand detektiert wird, obwohl die Last frei am Haken hängt und keine zu große Überschwingung droht.Advantageously, the situation detection detects a lifting state by monitoring the change in the measured lifting force. Advantageously, the derivation of the lifting force enters the situation detection. In particular, it can be queried whether the derivative of the lifting force over time exceeds a certain predetermined minimum value. Furthermore, the absolute value of the force can enter into the situation recognition. Advantageously, the difference between the currently measured lifting force and the last determined static lifting force, which is solely caused by the static weight of the load, is considered. It can be queried whether this difference exceeds a certain predetermined value. By also taking into account the absolute values of the force, it is possible to prevent a lifting state from being detected even though the load hangs freely on the hook and does not threaten too much overshoot.

In weiterhin vorteilhafter Weise erkennt die Situationserkennung einen Freigabe-Zustand, in dem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes freigegeben ist, wobei vorteilhafterweise ein Freigabe-Zustand erkannt wird, wenn die Last angehoben wurde und nun frei am Kranseil hängt. Vorteilhafterweise weist der Zustandsautomat hierfür einen Freigabezustand auf, in welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks freigegeben ist. Dies ermöglicht es, dass in solchen Betriebsphasen, in welchen mit einem Überschwingen der Hubkraft nicht gerechnet werden braucht, die Bedienperson nicht durch die erfindungsgemäße Kransteuerung eingeschränkt wird. Vielmehr kann in diesen Phasen das Hubwerk frei von der Bedienperson bedient werden, ohne dass die Kransteuerung die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks begrenzt.In a further advantageous manner, the situation recognition recognizes a release state in which the drive speed of the hoist is released, advantageously a release state is detected when the load has been raised and now hangs freely on the crane cable. Advantageously, the state machine for this purpose has a release state in which the drive speed of the Hoist is released. This makes it possible that in such operating phases in which an overshoot of the lifting force need not be expected, the operator is not restricted by the crane control according to the invention. Rather, the hoist can be operated freely by the operator in these phases, without the crane control limits the drive speed of the hoist.

Vorteilhafterweise wird dabei in den Freigabezustand gewechselt, wenn die Situationserkennung erkennt, dass die Last angehoben wurde und nun frei am Kranseil hängt. In dieser Situation sind keine entscheidenden dynamischen Vorgänge zu erwarten, so dass die Bedienperson das Hubwerk nun frei bedienen kann.Advantageously, it is changed to the release state when the situation recognizes that the load has been raised and now hangs freely on the crane cable. In this situation, no decisive dynamic processes are to be expected, so that the operator can now operate the hoist freely.

Vorteilhafterweise gehen dabei Daten über die Bewegung des Hubwerks in die Situationserkennung ein, um zu erkennen, ob die Last angehoben wurde. Insbesondere bestimmt die Situationserkennung dabei aus der gemessenen Hubkraft und aus Daten zum Ausdehnungsverhalten des Seils, ab wann das Hubwerk bereits genügend Seil aufgewickelt hat, um die Last vom Boden abzuheben.Advantageously, data on the movement of the hoisting gear enter into the situation recognition in order to detect whether the load has been lifted. In particular, the situation detection determined from the measured lifting force and data on the expansion behavior of the rope, from when the hoist has already wound enough rope to lift the load from the ground.

In weiterhin vorteilhafter Weise erkennt die Situationserkennung einen AblegeZustand, in welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes begrenzt wird, um zu vermeiden, dass beim Aufsetzen der Last unnötig viel Seil abgewickelt wird. Vorteilhafterweise weist der Zustandsautomat hierfür einen Ablegezustand auf, in welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks begrenzt wird, um zu vermeiden, dass beim Aufsetzen der Last unnötig viel Seil abgewickelt wird. Beim Absetzen der Last sind bezüglich der Stabilität der Kranstruktur keine Begrenzungen notwendig. Um jedoch zu verhindern, dass der Kranfahrer zu viel Schlappseil abwickelt, wenn er die Last auf dem Boden absetzt, greift die erfindungsgemäße Kransteuerung auch in solchen Situationen ein.In a further advantageous manner, the situation recognition recognizes a AblegeZustand in which the drive speed of the hoist is limited in order to avoid that unnecessarily much rope is handled when placing the load. Advantageously, the state machine for this purpose has a storage state in which the drive speed of the hoist is limited in order to avoid that unnecessarily much rope is unwound when placing the load. When setting down the load no limitations are necessary with regard to the stability of the crane structure. However, in order to prevent the crane operator unwinding too much slack when he sets down the load on the ground, the crane control according to the invention also intervenes in such situations.

Die bisher beschriebenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Kransteuerungen greifen im Wesentlichen in solchen Phasen des Hubes in die Ansteuerung des Hubwerks ein, in welchen die Last entweder angehoben oder abgelegt wird. Dies beruht auf der Überlegung, dass in diesen Phasen die größten dynamischen Effekte auftreten, so dass durch eine Begrenzung der Geschwindigkeit, insbesondere durch eine lastabhängige Begrenzung der Geschwindigkeit, ein Überschwingen effektiv vermindert werden kann. Während die Last frei am Kranhaken hängt, greift die bisher dargestellte Steuerung vorteilhafterweise jedoch nicht oder nur in Ausnahmesituationen begrenzend ein.The embodiments of the crane controls according to the invention described so far intervene essentially in those phases of the stroke in the control of the hoist, in which the load is either raised or stored. This is based on the consideration that in these phases, the largest dynamic effects occur, so that by limiting the speed, in particular by a load-dependent limitation of the speed, overshoot can be effectively reduced. While the load hangs freely on the crane hook, the control previously shown advantageously does not intervene or limits it only in exceptional situations.

Die vorliegende Erfindung umfasst nun eine weitere Steuerungsvariante, welche vorteilhafterweise während Phasen eingesetzt wird, in denen die Last frei am Kranseil hängt. In diesen Phasen wird die Kransteuerung dazu eingesetzt, um Eigenschwingungen des Seils und/oder der Kranstruktur zu vermeiden, welche ebenfalls belastend für die Seile und die Kranstruktur sein können.The present invention now comprises a further control variant, which is advantageously used during phases in which the load hangs freely on the crane cable. In these phases, the crane control is used to avoid natural vibrations of the rope and / or the crane structure, which can also be stressful for the ropes and the crane structure.

Die vorliegende Erfindung umfasst dabei eine Kransteuerung, für welche eine Sollhubbewegung der Last als Eingangsgröße dient, auf deren Grundlage eine Steuergröße zur Ansteuerung des Hubwerks berechnet wird. Dabei berücksichtigt die erfindungsgemäße Kransteuerung bei der Berechnung der Steuergröße die Schwingungsdynamik, welche aufgrund der Dehnbarkeit des Hubseils entsteht. Hierdurch können Eigenschwingungen des Systems Seil und Last gedämpft werden. Aus den Eingabesignalen der Bedienperson und/oder eines Automatisierungssystems wird dabei zunächst eine Sollhubbewegung der Last generiert, welche nun als Eingangsgröße der erfindungsgemäßen Kransteuerung dient. Auf Grundlage dieser Eingangsgröße und unter Berücksichtigung der Schwingungsdynamik wird dann eine Steuergröße zur Ansteuerung des Hubwerks berechnet, um Eigenschwingungen zu dämpfen.In this case, the present invention comprises a crane control, for which a desired lifting movement of the load serves as an input quantity, on the basis of which a control variable for controlling the lifting mechanism is calculated. In the calculation of the control variable, the crane control according to the invention takes into account the vibration dynamics which arise due to the extensibility of the hoist rope. As a result, natural vibrations of the system rope and load can be damped. From the input signals of the operator and / or an automation system, a set stroke movement of the load is initially generated, which now serves as the input variable of the crane control according to the invention. Based on this input quantity and taking into account the vibration dynamics, a control variable for controlling the hoist is then calculated in order to dampen natural oscillations.

Vorteilhafterweise wird dabei neben der Dehnbarkeit des Hubseils bei der Berechnung der Steuergröße auch die Schwingungsdynamik des Hubwerks aufgrund der Kompressibilität des Hydraulikfluids berücksichtigt. Auch dieser Faktor kann Eigenschwingungen des Systems aus Hubwerk, Seil und Last hervorrufen, welche die Kranstruktur belasten.Advantageously, in addition to the extensibility of the hoisting rope in the calculation of the control variable and the vibration dynamics of the hoist due to the compressibility of the hydraulic fluid is taken into account. This factor can also cause natural oscillations of the system of hoist, rope and load, which burden the crane structure.

Vorteilhafterweise geht die variable Seillänge des Hubseils in die Berechnung der Steuergröße ein. Die Seillänge des Hubseils beeinflußt die Steifigkeit des Seils und damit dessen Dynamik. In weiterhin vorteilhafter Weise geht die gemessene Hubkraft bzw. das daraus bestimmte Gewicht der am Lastseil hängenden Last in die Berechnung der Steuergröße ein. Das Gewicht der am Lastseil hängenden Last beeinflußt dabei wesentlich die Dynamik des Systems aus Hubseil, Hubwerk und Last.Advantageously, the variable cable length of the hoisting rope is included in the calculation of the control variable. The rope length of the hoist affects the rigidity of the rope and thus its dynamics. In a further advantageous manner, the measured lifting force or the weight determined therefrom of the load hanging on the load cable enters into the calculation of the control variable. The weight of the load hanging on the load rope thereby significantly influences the dynamics of the system of hoisting rope, hoist and load.

Vorteilhafterweise erfolgt die Ansteuerung des Hubwerks dabei auf Grundlage eines physikalischen Modells, welches die Hubbewegung der Last in Abhängigkeit von der Steuergröße des Hubwerks beschreibt. Hierdurch lässt sich eine sehr gute Schwingungsdämpfung erreichen. Zudem ermöglicht der Einsatz eines physikalischen Modells eine schnelle Anpassung der erfindungsgemäßen Kransteuerung an andere Krane. Insbesondere kann eine solche Anpassung dabei auf Grundlage von einfachen Berechnungen und Daten des Kranes erfolgen. Das Modell geht dabei vorteilhafterweise von einem ortsfesten Abstützort für den Kran aus.Advantageously, the control of the hoist is carried out on the basis of a physical model, which describes the lifting movement of the load as a function of the control variable of the hoist. This makes it possible to achieve a very good vibration damping. In addition, the use of a physical model allows rapid adaptation of the crane control according to the invention to other cranes. In particular, such an adjustment can be made on the basis of simple calculations and data of the crane. The model advantageously starts from a stationary support location for the crane.

Vorteilhafterweise erfolgt die Ansteuerung des Hubwerks dabei auf Grundlage einer Invertierung des physikalischen Modells. Durch die Invertierung des physikalischen Modells erhält man die Steuergröße des Hubwerks in Abhängigkeit von der Hubbewegung der Last, welche so als Eingangsgröße der Steuerung genutzt werden kann.Advantageously, the control of the lifting mechanism takes place on the basis of an inversion of the physical model. By inverting the physical model, the control quantity of the hoisting gear is obtained as a function of the lifting movement of the load, which can thus be used as the input variable of the control.

Weiterhin ist es denkbar, die beiden Varianten für eine erfindungsgemäße Kransteuerung zu kombinieren. Insbesondere kann dabei eine Begrenzung der Geschwindigkeit des Hubwerks erfolgen, wenn der Zustandsautomat sich im Anhebezustand befindet, und die Ansteuerung des Hubwerks auf Grundlage der Sollhubbewegung der Last erfolgen, wenn der Zustandsautomat in den Freigabezustand gewechselt hat.Furthermore, it is conceivable to combine the two variants for a crane control according to the invention. In particular, a limitation of the speed of the hoist can take place when the state machine is in the lifting state, and the control of the hoist based on the Sollhubbewegung the load done when the state machine has changed to the release state.

Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hubwerks eines Krans mittels einer Kransteuerung, wobei bei der Ansteuerung desThe present invention further comprises a method for controlling a hoist of a crane by means of a crane control, wherein in the control of the

Hubwerks die auf der Dehnbarkeit des Hubseils beruhende Schwingungsdynamik des Systems aus Hubwerk, Seil und Last berücksichtigt und durch eine geeignete Ansteuerung des Hubwerks durch die Kransteuerung reduziert bzw. gedämpft wird. Insbesondere erfolgt die Ansteuerung des Hubwerks dabei mittels einer erfindungsgemäßen Kransteuerung, wie sie oben dargestellt wurde.Hubwerks considered based on the extensibility of the hoist rope vibration dynamics of the system of hoist, rope and load and is reduced or damped by a suitable control of the hoist by the crane control. In particular, the control of the hoist is carried out by means of a crane control according to the invention, as shown above.

Weiterhin umfasst die vorliegenden Erfindung einen Kran mit einer Kransteuerung, wie sie oben dargestellt wurde.Furthermore, the present invention includes a crane with a crane control as set forth above.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen sowie Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:

Figur 1
das Überschwingen in der Kraftmessachse des Hubwerks beim Anheben einer Last mit und ohne Einsatz einer Kransteuerung gemäß der vorlie- genden Erfindung,
Figur 2:
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Krans, bei welchem eine erfin- dungsgemäße Kransteuerung zum Einsatz kommt,
Figur 3:
eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfin- dungsgemäßen Kransteuerung mit Situationserkennung und einer Be- grenzung der Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerks während einem Anhebezustand,
Figur 4:
eine Prinzipdarstellung des Zustandsautomaten des ersten Ausfüh- rungsbeispiels,
Figur 5:
die Antriebsgeschwindigkeit eines Hubwerks beim Anheben einer Last mit und ohne Einsatz einer erfindungsgemäßen Kransteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 6:
die Hubkraft, welche bei der in Figur 5 dargestellten Ansteuerung des Hubwerks auftritt, wiederum mit und ohne Verwendung einer erfindungs- gemäßen Kransteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 7:
eine Prinzipdarstellung des hydraulischen Antriebs eines Hubwerks, und
Figur 8:
eine Prinzipdarstellung des physikalischen Modells, welches in einem zweiten Ausführungsbeispiel für das System aus Hubwerk, Seil und Last herangezogen wird.
The present invention will now be described in more detail with reference to embodiments and drawings. Showing:
FIG. 1
the overshoot in the force measuring axis of the hoist when lifting a load with and without the use of a crane control according to the present invention,
FIG. 2:
A first embodiment of a crane in which a crane control according to the invention is used,
FIG. 3:
1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment of a crane control according to the invention with situation recognition and a limitation of the drive speed of the lifting mechanism during a lifting state,
FIG. 4:
3 is a schematic representation of the state machine of the first embodiment,
FIG. 5:
The drive speed of a hoist when lifting a load with and without the use of a crane control according to the invention according to the first embodiment,
FIG. 6:
the lifting force, which at the in FIG. 5 shown control of the lifting mechanism occurs, again with and without using a crane control according to the invention according to the first embodiment,
FIG. 7:
a schematic diagram of the hydraulic drive a hoist, and
FIG. 8:
a schematic diagram of the physical model, which is used in a second embodiment of the system of hoist, rope and load.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Krans gezeigt, welcher mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kransteuerung ausgestattet ist. Der Kran weist dabei einen Ausleger 1 auf, welcher um eine horizontale Wippachse aufwippbar an dem Turm 2 angelenkt ist. Zum Auf- und Abwippen des Auslegers 1 in der Wippebene ist dabei ein Hydraulikzylinder 10 vorgesehen, welcher zwischen dem Ausleger 1 und dem Turm 2 angelenkt ist. Der Turm 2 ist um eine vertikale Drehachse drehbar angeordnet. Der Turm 2 ist hierfür auf einem Oberwagen 7 angeordnet, welcher über ein Drehwerk gegenüber einem Unterwagen 8 gedreht werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um einen verfahrbaren Kran, wofür der Unterwagen 8 mit einem Fahrwerk 9 ausgestattet ist. Am Hubort kann der Kran dann über Stützelemente 71 abgestützt werden.In FIG. 2 an embodiment of the crane according to the invention is shown, which is equipped with an embodiment of a crane control according to the invention. The crane has a boom 1, which is pivoted about a horizontal rocking axis on the tower 2. For lifting and rocking the boom 1 in the rocker plane while a hydraulic cylinder 10 is provided, which is articulated between the boom 1 and the tower 2. The tower 2 is rotatably mounted about a vertical axis of rotation. The tower 2 is arranged for this purpose on an upper carriage 7, which can be rotated by a slewing gear relative to a lower carriage 8. In the embodiment, this is a movable crane, for which the undercarriage 8 is equipped with a chassis 9. At the hub of the crane can then be supported by support members 71.

Das Heben der Last erfolgt dabei über ein Hubseil 3, an welchem ein Lastaufnahmeelement 4, in diesem Fall ein Kranhaken, angeordnet ist. Das Hubseil 3 ist dabei über Umlenkrollen an der Auslegerspitze 5 sowie an der Turmspitze 6 zum Hubwerk 30 am Oberwagen geführt, über welches die Länge des Hubseils verändert werden kann. Das Hubwerk 30 ist dabei als Hubwinde ausgeführt.The lifting of the load takes place via a hoist rope 3, on which a load-receiving element 4, in this case a crane hook, is arranged. The hoist rope 3 is guided over pulleys on the jib tip 5 and on the tower top 6 to the hoist 30 on the superstructure over which the length of the hoist rope can be changed. The hoist 30 is designed as a hoist winch.

Erfindungsgemäß berücksichtigt die Kransteuerung bei der Ansteuerung des Hubwerkes die Dynamik des Systems aus Hubwerk, Hubseil und Last, um Schwingungen aufgrund der Dehnbarkeit (bzw. Elastizität) des Hubseils zu verringern.According to the invention, the crane control takes into account the dynamics of the system of hoist, hoist rope and load in the control of the hoist to reduce vibrations due to the extensibility (or elasticity) of the hoisting rope.

Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines in einer erfindungsgemäßen Kransteuerung implementierten Steuerungsverfahrens näher dargestellt:In the following, a first exemplary embodiment of a control method implemented in a crane control according to the invention is shown in more detail:

1 Einführung zum ersten Ausführungsbeispiel1 Introduction to the first embodiment

Nach DIN EN 13001-2 und DIN EN 14985 kann der Stahlbau bei einem Ausleger-Drehkran reduziert werden, sofern ein maximales Überschwingen in der Kraftmessachse des Hubwerks garantiert werden kann. Hierbei darf durch das dynamische Überschwingen beim Aufheben einer Last vom Boden die maximal zulässige ausladungsabhängige Hubkraft nur um den p-fachen Wert überschritten werden. Um ein solches maximales Überschwingen zu garantieren kann eine Hubautomatik verwendet werden.According to DIN EN 13001-2 and DIN EN 14985, the steel construction of a boom slewing crane can be reduced as long as a maximum overshoot in the force measuring axis of the hoist can be guaranteed. In this case, the maximum permissible discharge-dependent lifting force may only be exceeded by the p- fold value due to the dynamic overshoot when lifting a load from the ground. To guarantee such a maximum overshoot, an automatic lift can be used.

Fig. 1 zeigt die gemessene Hubkraft beim Anheben einer Last ohne Hubautomatik und mit einer Hubautomatik, welche ein maximales Überschwingen um den p-fachen Wert garantiert. Die im folgenden vorgestellte Hubautomatik garantiert, dass die maximal zulässige ausladungsabhängige Maximalkraft im Hubwerk beim Aufheben einer Last vom Boden niemals um mehr als den p-fachen Wert überschritten wird. Zusätzlich reduziert die hier behandelte Hubautomatik die Hubwerksgeschwindigkeit beim Absetzen einer Last auf dem Boden. Somit soll verhindert werden, dass der Kranfahrer zu viel Schlappseil abwickelt wenn er eine Last auf dem Boden absetzt. Fig. 1 shows the measured lifting force when lifting a load without lifting automatics and with an automatic lifting system, which guarantees a maximum overshooting by p times. The automatic lifting system presented below guarantees that the maximum permissible maximum load-dependent maximum force in the hoisting gear is never exceeded by more than the p- fold value when lifting a load from the ground. In addition, the automatic lifting system discussed here reduces the hoist speed when depositing a load on the ground. Thus, it should be prevented that the crane operator unwinds too much slack when he drops a load on the ground.

2 Kranmodell im ersten Ausführungsbeispiel2 crane model in the first embodiment

Im Folgenden wird das Kranmodell, welches im ersten Ausführungsbeispiel zur Entwicklung der Hubautomatik verwendet wird beschrieben. Abbildung 2 zeigt den kompletten Aufbau eines Hafenmobilkrans. Die Last mit der Masse ml wird mittels des Lastaufnahmemittels vom Kran angehoben und ist über das Seil mit der Gesamtlänge ls mit der Hubwinde verbunden. Das Seil wird vom Lastaufnahmemittel aus über je eine Umlenkrolle am Auslegerkopf und Turm umgelenkt. Hierbei ist zu beachten, dass das Seil nicht direkt vom Auslegerkopf zur Hubwinde umgelenkt wird, sondern dass es vom Auslegerkopf zum Turm, zurück zum Auslegerkopf und dann über den Turm zur Hubwinde umgelenkt wird (siehe Fig. 2). Somit ergibt sich die gesamte Seillänge zu l s t = l 1 t + 3 l 2 t + l 3 t ,

Figure imgb0001

wobei l1 , l2 und l3 die Teillängen von der Hubwinde zum Turm, vom Turm zum Auslegerkopf und vom Auslegerkopf zum Lastaufnahmemittel sind.In the following, the crane model, which is used in the first embodiment for the development of the lifting mechanism is described. Figure 2 shows the complete construction of a mobile harbor crane. The load with the mass m l is lifted by the crane by means of the lifting device and is connected to the lifting hoist via the rope with the total length l s . The rope is deflected from the load handler via a respective deflection roller on the boom head and tower. It should be noted that the rope is not deflected directly from the boom head to the hoist winch but it is deflected from the boom head to the tower, back to the boom head and then over the hoist winch tower (see Fig. 2 ). This results in the entire rope length too l s t = l 1 t + 3 l 2 t + l 3 t .
Figure imgb0001

where l 1 , l 2 and l 3 are the partial lengths from the hoist winch to the tower, from the tower to the boom head and from the boom head to the load handler.

Nun wird angenommen, dass sich der Kran beim Aufheben einer Last wie ein Feder-Masse-Dämpfer System verhält. Die Gesamtfedersteifigkeit des Krans beim Aufheben einer Last setzt sich aus der Federsteifigkeit der Seile und der Federsteifigkeit des Krans (Durchbiegung des Turms, Auslegers, usw.) zusammen. Die Federsteifigkeit eines Seils ergibt sich zu c s = E s A s l s

Figure imgb0002
hierbei sind Es und As das Elastizitätsmodul und die Querschnittsfläche des Seils. Da am Hafenmobilkran ns parallele Seile die Last anheben (vgl. Fig. 2) ergibt sich die Federsteifigkeit cseil der Seile zu c seil = n s c s .
Figure imgb0003
Now it is assumed that the crane behaves like a spring-mass-damper system when lifting a load. The overall spring stiffness of the crane when lifting a load consists of the spring stiffness of the ropes and the spring stiffness of the crane (deflection of the tower, jib, etc.). The spring stiffness of a rope results to c s = e s A s l s
Figure imgb0002
Here, E s and A s are the elastic modulus and the cross-sectional area of the rope. Since the mobile harbor crane n s parallel ropes the load lift (see FIG. Fig. 2 ) results in the spring stiffness c rope of the ropes c rope = n s c s ,
Figure imgb0003

Zur Berechnung der Gesamtfedersteifigkeit wird angenommen, dass die Steifigkeiten des Krans und der Seile in Reihe geschaltet sind, d.h. c gesamt = c kran c eil c kran + c eil .

Figure imgb0004
To calculate the total spring stiffness, it is assumed that the stiffnesses of the crane and the cables are connected in series, ie c total = c crane c eil c crane + c eil ,
Figure imgb0004

3 Hubautomatik im ersten Ausführungsbeispiel3 lifting mechanism in the first embodiment

Die hier vorgestellte Hubautomatik basiert auf einem ereignisdiskreten Zustandsautomat, welcher das Anheben einer Last detektieren soll. Sobald eine Last angehoben wird, soll die Hubgeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Wert reduziert werden und somit ein maximales Überschwingen der dynamischen Hubkraft garantiert werden. Nachdem die Last vollständig vom Boden abgehoben ist, soll durch die Hubautomatik die Hubwerksgeschwindigkeit wieder freigegeben werden. Zusätzlich soll die Hubautomatik ein Absetzen der Last detektieren und ebenfalls die Hubwerksgeschwindigkeit reduzieren. Auch hier soll im Anschluss an das Absetzen das Hubwerk wieder freigegeben werden.The lifting mechanism presented here is based on an event-discrete state machine, which should detect the lifting of a load. As soon as a load is lifted, the lifting speed should be reduced to a predetermined value, thus guaranteeing a maximum overshoot of the dynamic lifting force. After the load has lifted completely off the ground, the hoist speed is to be released again by the automatic hoist. In addition, the automatic lifting should detect a settling of the load and also reduce the hoist speed. Again, the hoist should be released again after discontinuation.

Das Schema der Hubautomatik ist in Fig. 3 dargestellt. Innerhalb des Blocks "Vorgabe vauf , vab " werden die zugelassenen Maximalgeschwindigkeiten für ein Lastaufheben und ein Lastabsetzen berechnet bzw. vorgegeben. Die genaue Berechnung ist im folgenden Abschnitt beschrieben. Im Block "Situationserkennung" wird detektiert ob eine Last vom Boden aufgehoben oder auf dem Boden abgesetzt wird oder ob sich der Kran im normalen Betriebsmodus befindet. Auf Grund der aktuellen Situation wird dann die entsprechende Sollgeschwindigkeit vsoll ausgewählt. Diese Entscheidung basiert wie oben beschrieben auf einem ereignisdiskreten Zustandsautomaten.The scheme of automatic lifting is in Fig. 3 shown. Within the block "Default v up , v down ", the permitted maximum speeds for load release and load offset are calculated or specified. The exact calculation is described in the following section. The "Situation detection" block detects whether a load is picked up from the ground or set down on the ground or whether the crane is in normal operating mode. Based on the current situation, the corresponding desired speed v set is then selected. This decision is based on an event discrete state machine as described above.

In der Folgenden Beschreibung ist zu beachten, dass die z-Achse der Lastbewegung nach unten gerichtet ist (siehe Fig. 2). Dadurch wird die Last durch eine positive Hubwerksgeschwindigkeit vhw gesenkt und durch eine negative Hubwerksgeschwindigkeit vhw angehoben.In the following description it should be noted that the z-axis is directed downwards to the load movement (see Fig. 2 ). As a result, the load is lowered by a positive hoist speed v hw and raised by a negative hoist speed v hw .

3.1 Vorgabe vauf, vab 3.1 Default v on , v off

Innerhalb dieses Blocks wird die maximal zulässige Hubgeschwindigkeit vauf beim Aufheben der Last vom Boden berechnet. Diese Geschwindigkeit hängt von der aktuell gemessenen Hubkraft Fl , der ausladungsabhängigen maximal zulässigen Hublast mmax und der Gesamtfedersteifigkeit Cgesamt ab. Zur Berechnung wird angenommen, dass sich die Hubbewegung der Last kurz nach dem Abheben vom Boden aus einer stetigen Hubbewegung und einer überlagerten Schwingung zusammensetzt. Die Schwingung hierbei wird durch ein ungedämpftes Feder-Masse System beschrieben. Die gemessene Hubkraft ergibt sich somit zu F l = F const + F dyn ,

Figure imgb0005

wobei Fconst = mlg die konstante Lastkraft auf Grund der Schwerkraft ist. Die dynamische Hubkraft Fdyn wird durch die dynamische Federkraft des Feder-Masse Schwingers beschrieben F dyn = m l z ¨ dyn ,
Figure imgb0006

wobei dyn die Beschleunigung der Last (ohne die Erdbeschleunigung) ist. Die Differentialgleichung für das ungedämpfte Feder-Masse System lautet m l z ¨ dyn + c gesamt z dyn = 0.
Figure imgb0007
Within this block, the maximum lift speed V is calculated upon release of the load from the ground. This speed depends on total of the currently measured lifting force F L, the ausladungsabhängigen maximum lifting load m max and the total spring stiffness C. For calculation it is assumed that the lifting movement of the load occurs shortly after lifting off the ground composed of a continuous lifting movement and a superimposed oscillation. The vibration here is described by an undamped spring-mass system. The measured lifting force thus results F l = F const + F dyn .
Figure imgb0005

where F const = m l g is the constant load force due to gravity. The dynamic lifting force F dyn is described by the dynamic spring force of the spring-mass oscillator F dyn = m l z ¨ dyn .
Figure imgb0006

where dyn is the acceleration of the load (without gravitational acceleration). The differential equation for the undamped spring-mass system is m l z ¨ dyn + c total z dyn = 0th
Figure imgb0007

Die Anfangsbedingungen für (7) ergeben sich zu z dyn 0 = 0 ,

Figure imgb0008

da Fdyn (0) = mldyn (0) = -c gesamtzdyn (0) = 0 und z ˙ dyn 0 = - v auf ,
Figure imgb0009

da die Last mit der Geschwindigkeit -vauf vom Boden abheben soll (z ist nach unten positiv gerichtet). Die allgemeine Lösung von (7) ist durch z t = A sin ω t + B cos ω t
Figure imgb0010
gegeben. Die Koeffizienten A und B können durch die Anfangsbedingungen (8) und (9) berechnet werden und ergeben sich zu A = - v auf ω ,
Figure imgb0011
B = 0
Figure imgb0012

mit ω = c gesamt m l .
Figure imgb0013
Somit ergibt sich der Zeitverlauf der dynamischen Kraft zu F dyn t = m l v auf ω sin ω t
Figure imgb0014
und daher max F dyn t = m l v auf c gesamt m l ,
Figure imgb0015

da -1≤sin(ωt)≤1. Nun soll das maximale Überschwingen in der Hubkraft pm max g betragen, daher ergibt sich für die maximal erlaubte Hubgeschwindigkeit beim Abheben p m max g = m l v auf c gesamt m l ,
Figure imgb0016
v auf = pm max g c gesamt m l .
Figure imgb0017
The initial conditions for (7) are too z dyn 0 = 0 .
Figure imgb0008

since F dyn (0) = m ldyn (0) = -c total z dyn (0) = 0 and z ˙ dyn 0 = - v on .
Figure imgb0009

because the load is to lift off from the ground at the -v speed (z is positive down). The general solution of (7) is by z t = A sin ω t + B cos ω t
Figure imgb0010
given. The coefficients A and B can be calculated by the initial conditions (8) and (9) and result in A = - v on ω .
Figure imgb0011
B = 0
Figure imgb0012

With ω = c total m l ,
Figure imgb0013
This results in the time course of the dynamic force F dyn t = m l v on ω sin ω t
Figure imgb0014
and therefore Max F dyn t = m l v on c total m l .
Figure imgb0015

as -1≤sin (ω t) ≤1. Now, the maximum overshoot in the lifting force pm max g should be, therefore, results for the maximum permitted lifting speed when lifting p m Max G = m l v on c total m l .
Figure imgb0016
v on = pm Max G c total m l ,
Figure imgb0017

Die aktuelle Hublast ml während des Abhebens (Last ist noch nicht abgehoben) kann durch die gemessene Lastkraft berechnet werden. Denn zu diesem Zeitpunkt liegt noch keine dynamische Kraft Fdyn vor. Es gilt während des so genannten Spannens des Hubwerkstrangs F l = F const

Figure imgb0018

und somit m l = F l g .
Figure imgb0019
The current hoisting load m l during lifting (load not yet lifted) can be calculated by the measured load force. Because at this time there is no dynamic force F dyn yet. It applies during the so-called tensioning of the hoist train F l = F const
Figure imgb0018

and thus m l = F l G ,
Figure imgb0019

Außerdem wird innerhalb dieses Blocks die maximal zulässige Hubwerksgeschwindigkeit beim Absetzen der Last vab vorgegeben. Diese kann zu einem konstanten Wert gewählt werden, da hier keine Restriktionen auf Grund von Normen eingehalten werden müssen. Das Einbremsen auf diese Geschwindigkeit soll lediglich zur Schlappseilsicherung dienen.In addition, within this block, the maximum permissible Hubwerksgeschwindigkeit when discontinuing the load v from specified. This can be chosen to be a constant value, since no restrictions due to standards have to be met. Braking to this speed should only serve for Schlappseilsicherung.

3.2 Situationserkennung3.2 Situation detection

In diesem Block wird mittels eines ereignisdiskreten Zustandsautomaten die entsprechende Sollgeschwindigkeit auf Grund der aktuellen Situation ausgewählt. Der hier verwendete Zustandsautomat ist in Fig. 4 dargestellt. Die zugehörigen Transitionen und Aktionen in den einzelnen Zuständen sind unten beschrieben. Die einzelnen Variablen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.In this block, the corresponding setpoint speed is selected on the basis of the current situation by means of an event-discrete state machine. The state machine used here is in Fig. 4 shown. The associated transitions and actions in each state are described below. The individual variables are summarized in Table 1.

3.2.1 Allgemeine Berechnungen3.2.1 General calculations

Die in diesem Abschnitt beschriebenen Berechnungen, werden unabhängig vom jeweiligen Zustand durchgeführt. Unter der gemessenen Lastmasse ml versteht sich im Folgenden die durch die Kraftmessachse gemessene Lastmasse am Haken unter Vernachlässigung der dynamischen Kräfte, d.h. ml = Fl / g.The calculations described in this section are performed independently of the condition. In the following, the measured load mass m l is understood to mean the load mass measured by the force measuring axis on the hook, neglecting the dynamic forces, ie m l = F l / g .

Berechnung von l : Calculation of l :

Dies ist die zeitliche Ableitung der aktuell gemessenen Hubkraft.This is the time derivative of the currently measured lifting force.

Berechnung von Δmauf : Calculation of Δm on :

Dies ist die Absolutdifferenz der gemessenen Lastmasse im Vergleich zur gemessenen Lastmasse im letzten Tiefpunkt des Messsignals, welches im Folgenden als m0,auf bezeichnet wird. Außerdem wird m0,auf aktualisiert (m0,auf = ml ), wenn die Transition 2 im Zustandsautomat passiert wird. Dies ist der Fall, wenn nach einem Lastaufheben detektiert wird, dass die Last vom Boden abgehoben ist.This is the absolute difference of the measured load mass in comparison to the measured load mass in the last low point of the measurement signal, which is referred to below as m 0, on . In addition, m 0, is updated to ( m 0, on = m l ) when the transition 2 is passed in the state machine. This is the case when it is detected after a load lifting that the load is lifted off the ground.

Berechnung von Δmab : Calculation of Δ m from :

Dies ist die Absolutdifferenz der gemessenen Lastmasse im Vergleich zur gemessenen Lastmasse im letzten Hochpunkt des Messsignals, welches im Folgenden als m0,ab bezeichnet wird. Außerdem wird m0,ab aktualisiert (m0,ab = ml ), wenn die Transition 6 im Zustandsautomat passiert wird. Dies ist der Fall, wenn nach einem Lastabsetzen das Hubwerk wieder freigegeben wird.This is the absolute difference of the measured load mass compared to the measured load mass in the last high point of the measurement signal, which is referred to below as m 0, ab . In addition, m 0, ab is updated ( m 0, ab = m l ) when the transition 6 is passed in the state machine. This is the case when the hoist is released again after a load has been released.

Berechnung von Δm auf,det: Calculation of Δ m on , det :

Dies ist der Schwellwert, welcher von Δmauf überschritten werden muss, damit eine Detektion des Lastaufhebens möglich ist. Dieser Schwellwert ist abhängig vom jeweiligen Krantyp und dem Messsignal im letzten Tiefpunkt m0,auf. This is the threshold value which of Δ m must be exceeded in order for a detection of the load canceling is possible. This threshold value depends on the particular crane type and the measurement signal in the last low point m 0, on .

Berechnung von Δm ab,det: Calculation of Δ m ab , det :

Dies ist der Schwellwert, welcher von Δmab unterschritten werden muss, damit eine Detektion des Lastabsetzens möglich ist. Dieser Schwellwert ist abhängig vom jeweiligen Krantyp und dem Messsignal im letzten Tiefpunkt m0,ab. This is the threshold value which must be m below from Δ, so that a detection of the load deposition is possible. This threshold value depends on the particular crane type and the measurement signal in the last low point m 0, ab .

Berechnung von schwell : Calculation of threshold :

Dies ist der Schwellwert welcher von l überschritten werden muss um ein mögliches Lastaufheben zu detektieren. Dieser Schwellwert ist abhängig vom jeweiligen Krantyp, der Gesamtfedersteifigkeit Cgesamt, dem zugelassenem Überschwingen p in der Kraftmessachse und dem Verhältnis von m l m max

Figure imgb0020
wobei mmax die ausladungsabhängige maximal zulässige Hublast ist.This is the threshold value which must be exceeded by l to detect a possible load cancellation. This threshold value depends on the respective crane type, the total spring stiffness C total, the permissible overshoot p in the force measuring axis and the ratio of m l m Max
Figure imgb0020
where m max is the discharge-dependent maximum allowable lifting load.

3.2.2 Beschreibung der Zustände3.2.2 Description of the states Zustand 1 (Freigabe Hubwerk):State 1 (release hoist):

Innerhalb dieses Zustands ist das Hubwerk freigegeben und kann standardmäßig gefahren werden. Das System startet nach der Initialisierung (Starten des Krans) in diesem Zustand.Within this state, the hoist is released and can be operated by default. The system starts after initialization (starting the crane) in this state.

Aktionen und Berechnungen bei Eintritt in I:Actions and calculations when entering I:

Δ l = 0

Figure imgb0021
Δ l = 0
Figure imgb0021

Aktionen und Berechnung beim Verweilen in I:Actions and calculation while staying in I:

Da der Handhebel innerhalb dieses Zustands freigeschalten ist gilt v soll = v hh .

Figure imgb0022
Since the hand lever is released within this state applies v should = v hh ,
Figure imgb0022

Zustand II (Aufheben):Condition II (cancel):

In diesem Zustand befindet sich das System nachdem detektiert wurde, dass eine Last angehoben wird. Beim passieren der Transition in diesen Zustand wird l0 und m0 mit / rel
und ml initialisiert. / rel ist der relative Wert des Winkelgebers der Hubwinde umgerechnet in Meter und ml ist die aktuell gemessene Lastmasse am Haken.
In this state, the system is located after it has been detected that a load is being lifted. When passing the transition to this state, l 0 and m 0 with / rel
and m l initialized. / rel is the relative value of the angle encoder of the hoist winch converted into meters and m l is the currently measured load mass on the hook.

Aktionen und Berechnungen beim Verweilen in II:Actions and calculations while staying in II:

Sobald sich das System in diesem Zustand befindet erfolgt in jedem Zeitschritt die Berechnung der relativ zu l0 aufgewickelten Seillänge und der theoretisch notwendigen Seillänge zum Abheben Δlab Δ l = l 0 - l rel

Figure imgb0023
Δ l ab = m l - m 0 + m sicher g c gesamt .
Figure imgb0024
Once the system is in this state, the calculation of the relative to l 0 wound rope length and the theoretically required rope length for lifting is performed at each time step Δ l from Δ l = l 0 - l rel
Figure imgb0023
Δ l from = m l - m 0 + m for sure G c total ,
Figure imgb0024

Hierbei ist msicher ein Sicherheitsfaktor, so dass mehr Seil als nötig aufgewickelt werden muss, bevor dieser Zustand verlassen werden kann.Here m is certainly a safety factor, so that more rope than necessary to be wound before this state can be left.

Bei der Berechnung des Ansteuersignals müssen in diesem Zustand zwei Fälle unterschieden werden. Zur Unterscheidung dieser Fälle dient die aktuelle Handhebelgeschwindigkeit vhh und die maximal zugelassene Hubwerksgeschwindigkeit beim Aufheben vauf (16). Hierbei ist zu beachten, dass ein negatives v für Heben steht und ein positives v für Senken. Die beiden Fälle sind:

  • 1. (vhh < vauf )
    In diesem Fall liegt die Handhebelgeschwindigkeit außerhalb des erlaubten Bereichs, daher gilt: v soll = v auf .
    Figure imgb0025
  • 2. (v hh > vauf )
    In diesem Fall liegt die Handhebelgeschwindigkeit im erlaubten Bereich, daher gilt v soll = v hh .
    Figure imgb0026
In the calculation of the drive signal, two cases must be distinguished in this state. The current speed of the hand lever is used to distinguish these cases hh v and the maximum allowed lifting gear speed v when picked up (16). It should be noted that a negative v stands for lifting and a positive v for lowering. The two cases are:
  • 1. ( v hh < v on )
    In this case, the hand lever speed is outside the permitted range, therefore: v should = v on ,
    Figure imgb0025
  • 2. (v hh > v up )
    In this case, the hand lever speed is within the allowed range, therefore v should = v hh ,
    Figure imgb0026

Zustand III (Absetzen):Condition III (discontinuation):

In diesen Zustand kommt das System, sobald ein Absetzen der Last detektiert wird. Beim passieren der Transition in diesen Zustand wird l0 mit / rel initialisiert.The system comes into this state as soon as the load is detected. When passing the transition to this state, l 0 is initialized with / rel .

Aktionen und Berechnungen beim Verweilen in III:Actions and calculations while staying in III:

Sobald sich das System in diesem Zustand befindet erfolgt in jedem Zeitschritt die Berechnung der relativ zu l0 abgewickelten Seillänge Δ l = l 0 - l rel .

Figure imgb0027
As soon as the system is in this state, the calculation of the length of rope unwound relative to l 0 takes place in each time step Δ l = l 0 - l rel ,
Figure imgb0027

Bei der Berechnung des Ansteuersignals müssen zwei Fälle unterschieden werden. ZurWhen calculating the drive signal, two cases must be distinguished. to

Unterscheidung dieser Fälle dient die aktuelle Handhebelgeschwindigkeit vhh und die maximal zugelassene Hubwerksgeschwindigkeit beim Absetzen vab . Hierbei ist zu beachten, dass ein negatives v für Heben steht und ein positives v für Senken. Die beiden Fälle sind:

  • 1. (v hh > vab )
    In diesem Fall liegt die Handhebelgeschwindigkeit außerhalb des erlaubten Bereichs, daher gilt: v soll = v ab .
    Figure imgb0028
  • 2. (vhh < vab )
    In diesem Fall liegt die Handhebelgeschwindigkeit im erlaubten Bereich, daher gilt v soll = v hh .
    Figure imgb0029
Distinguish these cases serve v hh and the maximum permitted lifting gear at weaning v from the current hand lever speed. It should be noted that a negative v stands for lifting and a positive v for lowering. The two cases are:
  • 1. (v hh > v from )
    In this case, the hand lever speed is outside the permitted range, therefore: v should = v from ,
    Figure imgb0028
  • 2. ( v hh < v from )
    In this case, the hand lever speed is within the allowed range, therefore v should = v hh ,
    Figure imgb0029

3.2.3 Beschreibung der Transitionen3.2.3 Description of the transitions

Im Folgenden ist zu beachten, dass die aktuell gemessene Windengeschwindigkeit vhw
wie folgt definiert ist:

  • ein negatives vhw bedeutet, dass die Winde Heben fährt,
  • ein positives vhw bedeutet, dass die Winde Senken fährt.
In the following it should be noted that the currently measured wind speed v hw
is defined as follows:
  • a negative v hw means that the winch is lifting,
  • a positive v hw means the winch is lowering.

Transition 1:Transition 1:

Wird aktiv sobald im Zustand "Freigabe Hubwerk" ein Lastaufheben vom Boden detektiert wird. Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: F l ˙ > F ˙ schwell & & Δ m auf > Δ m auf , det & & v hw < 0 .

Figure imgb0030
Is activated as soon as a lifting of the load is detected from the ground in the "Release hoist" status. The following event activates this transition: F l ˙ > F ˙ schwell & & Δ m on > Δ m on . det & & v hw < 0 ,
Figure imgb0030

Folgende Berechnungen werden beim passieren dieser Transition durchgeführt: l 0 = l rel

Figure imgb0031
m 0 = m l
Figure imgb0032
The following calculations are performed when passing this transition: l 0 = l rel
Figure imgb0031
m 0 = m l
Figure imgb0032

Transition 2:Transition 2:

Wird aktiv sobald die Hubwinde beim Lastaufheben Senken fährt. Und die zuvor relativ aufgewickelte Seillänge Δl wieder komplett abgewickelt wurde. Somit befindet sich das System wieder im Ausgangszustand bevor das Lastaufheben detektiert wurde. Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: v hw > 0 & & Δ l < 0 .

Figure imgb0033
Will be active as soon as the hoist is lowering when lifting the load. And the previously relatively wound rope length Δ l was completely unwound again. Thus located the system returns to its original state before the lifting has been detected. The following event activates this transition: v hw > 0 & & Δ l < 0 ,
Figure imgb0033

Folgende Berechnungen werden beim passieren dieser Transition durchgeführt: m 0 = 0

Figure imgb0034
The following calculations are performed when passing this transition: m 0 = 0
Figure imgb0034

Transition 3:Transition 3:

Wird aktiv sobald beim Lastaufheben vom Boden detektiert wird, dass die Last vom Boden abgehoben ist. Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: Δ l > Δ l ab .

Figure imgb0035
Is activated as soon as the load is lifted off the ground and the load is lifted off the ground. The following event activates this transition: Δ l > Δ l from ,
Figure imgb0035

Folgende Berechnungen werden beim passieren dieser Transition durchgeführt: m 0 = 0.

Figure imgb0036
The following calculations are performed when passing this transition: m 0 = 0th
Figure imgb0036

Außerdem wird beim passieren dieser Transition m0,auf für die Berechnung von Δmauf auf die aktuell gemessene Lastmasse ml gesetzt (siehe 3.2.1).In addition, to set in the calculation of Δ m on the currently measured load mass ml is when passing this transition m is 0, (see 3.2.1).

Transition 4:Transition 4:

Wird aktiviert sobald im Zustand "Aufheben" ein Absetzen der Last detektiert wird oder die gemessene Last ein bestimmtes Leergewicht des Lastaufnahmemittels unterschreitet. Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: v hw > 0 & & Δ m ab < Δ m ab , det m l < m leer

Figure imgb0037
Is activated as soon as the load is detected in the "cancel" state or the measured load falls below a certain empty weight of the load-handling device. The following event activates this transition: v hw > 0 & & Δ m from < Δ m from . det m l < m empty
Figure imgb0037

Folgende Berechnungen werden beim passieren dieser Transition durchgeführt: l 0 = l rel

Figure imgb0038
m 0 = 0
Figure imgb0039
The following calculations are performed when passing this transition: l 0 = l rel
Figure imgb0038
m 0 = 0
Figure imgb0039

Transition 5:Transition 5:

Wird aktiv sobald im Zustand "Absetzen" ein Lastaufheben vom Boden detektiert wird.It becomes active as soon as a lifting of the load is detected from the ground in the condition "settling".

Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: F l ˙ > F ˙ schwell & & Δ m auf > Δ m auf , det & & v hw < 0 .

Figure imgb0040
The following event activates this transition: F l ˙ > F ˙ schwell & & Δ m on > Δ m on . det & & v hw < 0 ,
Figure imgb0040

Folgende Berechnungen werden beim passieren dieser Transition durchgeführt: l 0 = l rel

Figure imgb0041
m 0 = m l
Figure imgb0042
The following calculations are performed when passing this transition: l 0 = l rel
Figure imgb0041
m 0 = m l
Figure imgb0042

Transition 6:Transition 6:

Wird aktiv sobald im Zustand "Absetzen" detektiert wird, dass sich die relativ aufgewickelte Seillänge Δl wieder im Ausgangszustand (bevor Transition 7 passiert wurde) befindet. Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: Δ l > 0

Figure imgb0043
Is activated as soon as it is detected in the "settling" state that the relatively wound wire length Δ l is again in the initial state (before transition 7 has been passed). The following event activates this transition: Δ l > 0
Figure imgb0043

Beim passieren dieser Transition wird m0,ab für die Berechnung von Δmab auf die aktuell gemessene Lastmasse ml gesetzt (siehe 3.2.1).When this transition occurs, m 0, ab is set to the currently measured load mass m l for the calculation of Δ m ab (see 3.2.1).

Transition 7:Transition 7:

Wird aktiviert sobald im Zustand "Freigabe Hubwerk" ein Absetzen der Last detektiert wird oder die gemessene Last ein bestimmtes Leergewicht des Lastaufnahmemittels unterschreitet. Folgendes Ereignis aktiviert diese Transition: v hw > 0 & & Δ m ab < Δ m ab , det m l < m leer

Figure imgb0044
Is activated as soon as the load is detected in the "Release hoist" status or the measured load falls below a certain empty weight of the load handler. The following event activates this transition: v hw > 0 & & Δ m from < Δ m from . det m l < m empty
Figure imgb0044

Folgende Berechnungen werden beim passieren dieser Transition durchgeführt: l 0 = l rel

Figure imgb0045
The following calculations are performed when passing this transition: l 0 = l rel
Figure imgb0045

4 Ergebnisse der Kransteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel4 results of the crane control according to the first embodiment

Beispielhaft sind in Fig. 5 und 6 Ergebnisse einer Messung dargestellt, bei der 60t Last mit Schlappseil vom Boden aufgehoben wurden. Die Abbildungen beinhalten jeweils die Messung mit und ohne die Hubautomatik gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Tabelle 1: Beschreibung der Variablen aus der Hubautomatik Variablenname Beschreibung vsoll Sollgeschwindigkeit welche an die Hubwerksansteuerung gesendet wird. Ein positiver Wert entspricht Senken, ein negativer Wert entspricht Heben. vauf Berechnete zugelassene Absolutgeschwindigkeit beim Aufheben. Berechnung erfolgt nach (16). vab Vorgegebene zugelassene Absolutgeschwindigkeit beim Absetzen. vhh Durch den Handhebel vorgegebene Sollgeschwindigkeit. Fl Durch die Kraftmessachse gemessene Kraft im Hubwerksstrang in N. Fconst Konstanter Kraftanteil im Hubwerksstrang in N. Fdyn Dynamischer Kraftanteil im Hubwerksstrang in N. ml Ist die durch die Kraftmessachse gemessene Lastmasse am Haken unter Vernachlässigung der dynamischen Kräfte. Es gilt ml =Fl / g. l Zeitliche Ableitung von Fl in N/s. Δmauf Absolutdifferenz von ml bezüglich des letzten Tiefpunkts in der Messung von ml in kg. m0,auf Letzter Tiefpunkt im Messsignal von ml in kg. Δmab Absolutdifferenz von ml bezüglich des letzten Hochpunkts in der Messung von ml in kg. m0,ab Letzter Hochpunkt im Messsignal von ml kg. Δm auf,det Schwellwert in kg, welcher von Δmauf überschritten werden muss um ein mögliches Lastaufheben zu detektieren. Δm ab,det Schwellwert in kg, welcher von Δmab unterschritten werden muss um ein mögliches Lastabsetzen zu detektieren. mmax Ausladungsabhängige zugelassene Maximallast in kg. Fmax Ausladungsabhängige zugelassene Maximalkraft in N. Es gilt Fmax = m max g schwell Schwellwert, welcher von l überschritten werden muss um ein Lastaufheben zu detektieren. Δl Relative Seillänge nach dem Detektieren eines Lastaufhebens oder eines Lastabsetzens. Es gilt Δl =l 0 -lrel . l0 Anfangswert zur Berechnung der relativen Seillänge Δl. Wird beim passieren der Transitionen 1, 4, 5, 7. m0 Gemessene Lastmasse ml bei der Detektion eines Lastaufhebens in kg. Wird benötigt um die theoretische Seillänge bis zum Abheben Δlab zu berechnen. m sicher Sicherheitsfaktor beim Berechnen von Δlab in kg. Δlab Theoretische Seillänge in m bis zum Abheben der Last, nachdem ein Lastaufheben detektiert wurde. vhw Gemessene Hubwerksgeschwindigkeit an der Winde in m/s. Positiv entspricht Senken, negativ entspricht Heben. mleer Leergewicht des Lastaufnahmemittels in kg. lrel Durch den relativen Inkrementalgeber an der Hubwinde gemessene relative Seillänge in m. Exemplary are in FIGS. 5 and 6 Results of a measurement in which 60 tons of load were lifted with slack rope off the ground. The figures each include the measurement with and without the automatic lifting according to the first embodiment of the present invention. <b> Table 1: </ b> Description of the variables from automatic lifting variable name description v should Target speed which is sent to the hoist control. A positive value corresponds to sinks, a negative value corresponds to lifting. v on Calculated permitted absolute speed when canceling. Calculation according to (16). v from Prescribed permissible absolute speed at weaning. v hh Target speed specified by the hand lever. F l Force measured in the hoist train in N. F const Constant force component in the hoist train in N. F dyn Dynamic force component in the hoist train in N. m l Is the load mass measured by the force measuring axis on the hook neglecting the dynamic forces. We have m l = F l / g . l Time derivative of F l in N / s. Δm on Absolute difference of m l with respect to the last low point in the measurement of m l in kg. m 0, up Last low point in the measurement signal from m l to kg. Δ m from Absolute difference of m l with respect to the last high point in the measurement of m l in kg. m 0, from Last high point in the measurement signal of m l kg. Δ m on , det Threshold in kg, which must be exceeded by Δ m to detect a possible load cancellation. Δ m from , det Threshold in kg, which must be fallen below by Δ m from in order to detect a possible load settling. m max Discharge-dependent approved maximum load in kg. F max Shutter-dependent permitted maximum force in N. F max = m max g threshold Threshold, which must be exceeded by l to detect a load cancellation. Δ l Relative cable length after detecting a load release or a load release. We have Δ l = l 0 - l rel . l 0 Initial value for calculating the relative rope length Δ l . Will happen when the transitions 1, 4, 5, 7. m 0 Measured load mass m l when detecting a load lifting in kg. Needed to calculate the theoretical rope length until take-off Δ l ab . m sure Safety factor in calculating Δ l from in kg. Δ l from Theoretical rope length in m until lifting of the load after a lifting has been detected. v hw Measured hoist speed at the winch in m / s. Positive corresponds to sinks, negative corresponds to lifting. m empty Empty weight of the lifting device in kg. rel Relative rope length measured in m by the relative incremental encoder on the hoist winch.

5 Einleitung zum zweiten Ausführungsbeispiel5 Introduction to the second embodiment

Im folgenden soll nun ein zweites Ausführungsbeispiel eines in einer erfindungsgemäßen Kransteuerung implementierten Steuerungsverfahrens dargestellt werden, bei welchem die Dynamik des Systems aus Hubwerk, Hubseil und Last, welche auf der Kompressibilität des Hydraulikfuids und der Dehnbarkeit der Last beruht, berücksichtigt wird.In the following, a second embodiment of a control method implemented in a crane control according to the invention will now be described in which the dynamics of the system of hoist, hoisting rope and load, which is based on the compressibility of the hydraulic fluid and the extensibility of the load, are taken into account.

Figur 7 zeigt ein Prinzipschaubild der Hydraulik des Hubwerks. Hier ist z. B. ein Diesel- oder Elektromotor 25 vorgesehen, welcher eine Verstellpumpe 26 antreibt. Diese Verstellpumpe 26 bildet mit einem Hydraulikmotor 27 einen Hydraulikkreislauf und treibt diesen an. Auch der Hydraulikmotor 27 ist dabei als Verstellmotor ausgeführt. Alternativ könnte auch ein Konstantmotor eingesetzt werden. Über den Hydraulikmotor 27 wird dann die Hubwinde angetrieben. FIG. 7 shows a schematic diagram of the hydraulics of the hoist. Here is z. B. a diesel or electric motor 25 is provided, which drives a variable displacement pump 26. This variable displacement pump 26 forms with a hydraulic motor 27 a hydraulic circuit and drives it. Also, the hydraulic motor 27 is designed as an adjusting motor. Alternatively, a constant motor could be used. About the hydraulic motor 27, the hoist winch is then driven.

In Figur 8 ist das physikalische Modell, durch welches die Dynamik des Systems aus Hubwinde, Lastseil 3 und der Last im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, näher dargestellt. Das System aus Lastseil und Last wird dabei als ein gedämpftes Federpendel betrachtet, mit einer Federkonstante C und einer Dämpfungskonstante D. In die Federkonstante C geht dabei die Länge des Hubseils L ein, welche entweder anhand von Meßwerten bestimmt oder aufgrund der Ansteuerung der Hubwinde berechnet wird. Weiterhin geht in die Ansteuerung die Masse M der Last ein, welche über einen Lastmassensensor gemessen wird.In FIG. 8 is the physical model through which the dynamics of the system of hoist winch, load cable 3 and the load in the second embodiment is described in more detail. The system of load rope and load is considered as a damped spring pendulum, with a spring constant C and a damping constant D. In the spring constant C is the length of the hoist rope L, which either determined based on measured values or due to the control the hoist winch is calculated. Furthermore, the mass M of the load, which is measured via a load mass sensor, enters into the control.

Auch das zweite Ausführungsbeispiel wird zur Ansteuerung eines Hafenmobilkranes eingesetzt, wie er in Figur 2 dargestellt ist. Hier werden der Ausleger, der Turm und die Hubwinde durch Hydraulikantriebe in Bewegung versetzt. Die die Hubwinde des Krans in Bewegung versetzenden Hydraulikantriebe erzeugen aufgrund der Eigendynamik der Hydrauliksysteme und/oder des Hubseils Eigenschwingungen. Die sich ergebenden Kraftschwingungen beeinflussen die Langzeitermüdung der Seile und der gesamten Kranstruktur, was zu erhöhter Wartung führt. Erfindungsgemäß ist daher ein Steuergesetz vorgesehen, das die durch Hubbewegungen des Krans hervorgerufenen Eigenschwingungen unterdrückt und dadurch die Beanspruchungszyklen innerhalb des Wöhlerdiagramms reduziert. Eine Reduzierung der Beanspruchungszyklen erhöht logischerweise die Lebensdauer der Kranstruktur.Also, the second embodiment is used to control a mobile harbor crane, as in FIG. 2 is shown. Here, the boom, the tower and the hoist winch are set in motion by hydraulic drives. The hydraulic drives which set the hoist winch of the crane generate natural vibrations due to the inherent dynamics of the hydraulic systems and / or the hoisting rope. The resulting force vibrations affect the long-term fatigue of the ropes and the entire crane structure, resulting in increased maintenance. According to the invention, therefore, a tax law is provided which suppresses caused by strokes of the crane natural oscillations and thereby reduces the stress cycles within the Wöhlerdiagramms. A reduction in the stress cycles logically increases the service life of the crane structure.

Bei der Herleitung des Steuergesetzes des zweiten Ausführungsbeispiels sollen Rückführungen vermieden werden, da diese Sensorsignale benötigen, welche innerhalb industrieller Anwendungen bestimmte Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen und dadurch zu höheren Kosten führen.In the derivation of the tax law of the second embodiment, returns are to be avoided because they require sensor signals, which must meet certain safety requirements within industrial applications and thereby lead to higher costs.

Daher ist der Entwurf einer reinen Vorsteuerung ohne Rückführung nötig. Innerhalb dieser Abhandlung wird eine flachheitsbasierte Vorsteuerung, welche die Systemdynamik invertiert, für das Hubwerk hergeleitet.Therefore, the design of a pure pilot control without feedback is necessary. Within this paper, a flatness-based feedforward control, which inverts the system dynamics, is derived for the hoist.

6 Hubwinde6 hoist winch

Die Hubwinde des im Ausführungsbeispiel dargestellten Krans wird durch einen hydraulisch betriebenen Rotationsmotor angetrieben. Das dynamische Modell und das Steuergesetz für die Hubwinde werden in dem folgenden Abschnitt hergeleitet.The hoist winch of the crane shown in the embodiment is driven by a hydraulically operated rotary motor. The dynamic model and the hoist winch control law are derived in the following section.

6.1 Dynamisches Modell6.1 Dynamic Model

Da die Hubkraft direkt durch die Nutzlastbewegung beeinflusst wird, muss die Dynamik der Nutzlastbewegung berücksichtigt werden. Wie in Figur 2 dargestellt, ist die Nutzlast mit der Masse mp an einem Haken angebracht und kann durch den Kran mittels eines Seils der Länge lr gehoben oder gesenkt werden. Das Seil wird durch eine Umlenkrolle an der Auslegerspitze und am Turm umgelenkt. Das Seil wird jedoch nicht direkt vom Ende des Auslegers zur Hubwinde umgelenkt, sondern vom Ende des Auslegers zum Turm, von dort zurück zum Ende des Auslegers und dann über den Turm zur Hubwinde (siehe Figur 2). Somit ist die gesamte Seillänge gegeben durch: l r = l 1 + 3 l 2 + l 3

Figure imgb0046

wobei l1 , l2 und l3 die Teillängen von der Hubwinde zum Turm, vom Turm zum Ende des Auslegers und vom Ende des Auslegers zum Haken bezeichnen. Das Hubsystem des Krans, das aus der Hubwinde, dem Seil und der Nutzlast besteht, wird im Folgenden als Feder-Masse-Dämpfer-System betrachtet und ist in Figur 8 dargestellt. Das Verwenden des Verfahrens von Newton-Euler ergibt die Bewegungsgleichung für die Nutzlast: m p z ¨ p = m p g - c z p - r w φ w + d z ˙ p - r w φ ˙ w F s , z p 0 = z p 0 , z ˙ p 0 = 0
Figure imgb0047

mit der Gravitationskonstante g, der Federkonstante c, der Dämpfungskonstante d, dem Radius der Hubwinde rw , dem Winkel ϕw der Hubwinde, der Winkelgeschwindigkeit ϕ̇ w , der Nutzlastposition zp , der Nutzlastgeschwindigkeit p und der Nutzlastbeschleunigung p. Die Seillänge lr ist gegeben durch l r t = r w φ w t
Figure imgb0048

mit φ w 0 = φ w 0 = l 1 0 + 3 l 2 0 + l 3 0 r w
Figure imgb0049
Since the lifting force is directly influenced by the payload movement, the dynamics of the payload movement must be taken into account. As in FIG. 2 illustrated, the payload with the mass m p is attached to a hook and can be raised or lowered by the crane by means of a rope of length l r . The rope is deflected by a pulley on the jib tip and on the tower. However, the rope is not deflected directly from the end of the boom to the hoist winch, but from the end of the boom to the tower, from there back to the end of the boom and then over the tower to the hoist winch (see FIG. 2 ). Thus, the entire rope length is given by: l r = l 1 + 3 l 2 + l 3
Figure imgb0046

where l 1 , l 2 and l 3 denote the partial lengths of the hoist winch to the tower, from the tower to the end of the boom and from the end of the boom to the hook. The lifting system of the crane, which consists of the hoist winch, the rope and the payload, is considered below as a spring-mass-damper system and is in FIG. 8 shown. Using the Newton-Euler method yields the equation of motion for the payload: m p z ¨ p = m p G - c z p - r w φ w + d z ˙ p - r w φ ˙ w } F s . z p 0 = z p 0 . z ˙ p 0 = 0
Figure imgb0047

with the gravitational constant g, the spring constant c, the damping constant d, the radius of the hoist winch r w, the angle φ w of the hoist winch, the angular velocity .phi w, the payload position z p, the payload speed z p and the payload acceleration Z p. The rope length l r is given by l r t = r w φ w t
Figure imgb0048

With φ w 0 = φ w 0 = l 1 0 + 3 l 2 0 + l 3 0 r w
Figure imgb0049

Die Federkonstante cr eines Seils der Länge lr ist durch das Hooksche Gesetz gegeben und lässt sich schreiben als c r = E r A r l r

Figure imgb0050

wobei Er und Ar das Elastizitätsmodul und die Schnittfläche des Seils bezeichnen.The spring constant c r of a rope of length l r is given by Hooke's law and can be written as c r = e r A r l r
Figure imgb0050

where E r and A r denote the modulus of elasticity and the sectional area of the rope.

Der Kran hat nr parallele Seile (siehe Figur 2), somit ist die Federkonstante des Hubwerks des Krans gegeben durch: c = n r c r

Figure imgb0051
The crane has n r parallel ropes (see FIG. 2 ), so the spring constant of the crane's hoist is given by: c = n r c r
Figure imgb0051

Die Dämpfungskonstante d kann mit Hilfe des Lehrschen Dämpfungsmaßes D angegeben werden d = 2 D cm p

Figure imgb0052
The damping constant d can be specified using Lehr's damping factor D. d = 2 D cm p
Figure imgb0052

Die Differentialgleichung für die Drehbewegung der Hubwinde ergibt sich nach dem Verfahren von Newton-Euler als J w + i w 2 J m φ ¨ w = i w D m Δ p w + r w F s , φ w 0 = φ w 0 , φ ˙ w 0 = 0

Figure imgb0053
The differential equation for the rotational movement of the hoist winch is given by the method of Newton-Euler as J w + i w 2 J m φ ¨ w = i w D m Δ p w + r w F s . φ w 0 = φ w 0 . φ ˙ w 0 = 0
Figure imgb0053

wobei Jw und Jm das Trägheitsmoment der Winde bzw. des Motors bezeichnen, iw das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und der Winde ist, Δpw die Druckdifferenz zwischen Hoch- und Niederdruckkammer des Motors ist, Dm die Verdrängung des Hydraulikmotors ist und Fs die in (39) gegebene Federkraft ist. Die anfängliche Bedingung ϕ w0 für den Winkel der Hubwinde wird durch (41) gegeben. Der Hydraulikkreislauf für die Hubwinde ist in Figur 7 dargestellt. Die Druckdifferenz Δpw zwischen beiden Druckkammern des Motors wird durch die Druckaufbaugleichung unter der Annahme, dass es zu keinen inneren oder äußeren Leckagen kommt, beschrieben. Zudem wird im Folgenden die kleine Volumenänderung aufgrund des Motorwinkels ϕ w vernachlässigt. Somit wird das Volumen in beiden Druckkammern als konstant angenommen und mit Vm bezeichnet. Mit Hilfe dieser Annahmen lässt sich die Druckaufbaugleichung als Δ p ˙ w = 4 V m β q w - D m i w φ ˙ w , Δ p w 0 = Δ p w 0

Figure imgb0054
where J w and J m denote the moment of inertia of the winch and the motor, i w is the gear ratio between the engine and the winch, Δ p w is the pressure difference between high and low pressure chambers of the engine, D m is the displacement of the hydraulic motor, and F s is the spring force given in (39). The initial condition φ w0 for the angle of the hoist winch is given by (41). The hydraulic circuit for the hoist winch is in FIG. 7 shown. The pressure difference Δp w between both pressure chambers of the engine is described by the pressure build-up assuming that no internal or external leakage occurs. In addition, in the following, the small volume change due to the motor angle φ w is neglected. Thus, the volume in both pressure chambers is assumed to be constant and denoted by V m . With the help of these assumptions, the pressure build-up equation can be described as Δ p ˙ w = 4 V m β q w - D m i w φ ˙ w . Δ p w 0 = Δ p w 0
Figure imgb0054

Schreiben, wobei β die Kompressibilität des Öls ist. Der Öldurchsatz qw wird durch den Pumpenwinkel gesteuert und ist gegeben durch q w = K w u w

Figure imgb0055

wobei uw und Kw der Ansteuerstrom des Pumpenwinkels und der Proportionalitätsfaktor sind.Write, where β is the compressibility of the oil. The oil flow rate q w is controlled by the pump angle and is given by q w = K w u w
Figure imgb0055

where u w and K w are the drive current of the pump angle and the proportionality factor.

6.2 Steuergesetz6.2 Tax Law

Im Folgenden wird das dynamische Modell für die Hubwinde in den Zustandsraum transformiert, um eine flachheitsbasierte Vorsteuerung zu entwerfen. Die Herleitung des Steuergesetzes vernachlässigt die Dämpfung, daher gilt D = 0. Der Zustandsvektor des Hubwerks des Krans ist als x=[ϕ w ,ϕ̇ w ,zp ,p pw ] T definiert. Somit kann das aus (39), (40), (43), (45), (46) und (47) bestehende dynamische Modell als System von Differentialgleichungen erster Ordnung geschrieben werden, das gegeben ist durch: x ˙ = f x + g x u , y = h x , x 0 = x 0 , t 0

Figure imgb0056

wobei f x = x 2 1 J w + i w 2 J m i w D m x 5 + r w E r A r n r r w x 1 x 3 - r w x 1 x 4 g - E r A r n r r w x 1 m p x 3 - r w x 1 - 4 D m i w x 2 V m β
Figure imgb0057
g x = 0 0 0 0 4 K w V m β
Figure imgb0058
h x = x 3
Figure imgb0059

und u = uw .In the following, the dynamic model for the hoist winch is transformed into the state space to design a flatness-based feedforward control. The derivation of the tax law neglects the damping, therefore D = 0. The state vector of the crane's hoist is defined as x = [φ w , φ w , z p , ¿ p , Δ p w ] T. Thus, the dynamic model consisting of (39), (40), (43), (45), (46) and (47) can be written as a system of first order differential equations given by: x ˙ = f x + G x u . y = H x . x 0 = x 0 . t 0
Figure imgb0056

in which f x = x 2 1 J w + i w 2 J m i w D m x 5 + r w e r A r n r r w x 1 x 3 - r w x 1 x 4 G - e r A r n r r w x 1 m p x 3 - r w x 1 - 4 D m i w x 2 V m β
Figure imgb0057
G x = 0 0 0 0 4 K w V m β
Figure imgb0058
H x = x 3
Figure imgb0059

and u = u w .

Für den Entwurf einer flachheitsbasierten Vorsteuerung muss der relative Grad r bezüglich des Systemausgangs gleich der Ordnung n des Systems sein. Daher wird im Folgenden der relative Grad des betrachteten Systems (48) untersucht.For the design of a flatness-based feedforward, the relative degree r with respect to the system output must be equal to the order n of the system. Therefore, the relative degree of the system under consideration (48) will be examined below.

Der relative Grad bezüglich des Systemausgangs wird durch die folgenden Bedingungen festgelegt: L g L f i h x = 0 L g L f r - 1 h x 0 i = 0 , , r - 2 x R n

Figure imgb0060
The relative degree of system output is determined by the following conditions: L G L f i H x = 0 L G L f r - 1 H x 0 i = 0 . ... . r - 2 x R n
Figure imgb0060

Die Operatoren Lf und Lg stellen die Lie-Ableitungen entlang der Vektorfelder f bzw. g dar. Das Verwenden von (52) ergibt r = n = 5, somit ist das System (48) mit (49), (50) und (51) flach und es kann eine flachheitsbasierte Vorsteuerung für D = 0 entworfen werden.The operators L f and L g represent the Lie derivatives along the vector fields f and g , respectively. Using (52) gives r = n = 5, so the system (48) is (49), (50) and (51) flat and a flatness-based feedforward for D = 0 can be designed.

Der Systemausgang (51) und seine zeitlichen Ableitungen werden genutzt, um die Systemdynamik zu invertieren, wie dies für das Wipp- und Drehwerk getan wurde. Die Ableitungen sind durch die Lie-Ableitungen gegeben, also y = h x

Figure imgb0061
y ˙ = h x x x t = L f h x + L g h x u = 0
Figure imgb0062
y ¨ = L f h x x x t = L f 2 h x + L g L f h x = 0 u
Figure imgb0063
y ˙ ¨ = L f 2 h x x x t = L f 3 h x + L g L f 2 h x = 0 u
Figure imgb0064
y 4 = L f 3 h x x x t = L f 4 h x + L g L f 3 h x = 0 u
Figure imgb0065
y 5 = L f 4 h x x x t = L f 5 h x + L g L f 4 h x u
Figure imgb0066
The system output (51) and its time derivatives are used to invert the system dynamics, as was done for the seesaw and slewing gear. The derivatives are given by the Lie derivatives, so y = H x
Figure imgb0061
y ˙ = H x x x t = L f H x + L G H x u } = 0
Figure imgb0062
y ¨ = L f H x x x t = L f 2 H x + L G L f H x } = 0 u
Figure imgb0063
y ˙ ¨ = L f 2 H x x x t = L f 3 H x + L G L f 2 H x } = 0 u
Figure imgb0064
y 4 = L f 3 H x x x t = L f 4 H x + L G L f 3 H x } = 0 u
Figure imgb0065
y 5 = L f 4 H x x x t = L f 5 H x + L G L f 4 H x u
Figure imgb0066

Die Zustände in Abhängigkeit des Systemausgangs und dessen Ableitungen folgen aus (53), (54), (55), (56) und (57) und lassen sich schreiben als: x 1 = A r E r n r y r w gm p + A r E r n r - m p y ¨

Figure imgb0067
x 2 = x 2 y y ˙ y ¨ y ˙ ¨
Figure imgb0068
x 3 = y
Figure imgb0069
x 4 = y ¨
Figure imgb0070
x 5 = x 5 y y ˙ y ¨ y ˙ ¨ y 4
Figure imgb0071
The states depending on the system output and its derivatives follow from (53), (54), (55), (56) and (57) and can be written as: x 1 = A r e r n r y r w gm p + A r e r n r - m p y ¨
Figure imgb0067
x 2 = x 2 y y ˙ y ¨ y ˙ ¨
Figure imgb0068
x 3 = y
Figure imgb0069
x 4 = y ¨
Figure imgb0070
x 5 = x 5 y y ˙ y ¨ y ˙ ¨ y 4
Figure imgb0071

Das Auflösen von (58) nach dem Systemeingang u ergibt unter Verwendung von (59), (60), (61), (62) und (63) das Steuergesetz für die flachheitsbasierte Vorsteuerung für das Hubwerk u w = f y y ˙ y ¨ y ˙ ¨ y 4 y 5

Figure imgb0072
welche die Systemdynamik invertiert. Das Referenzsignal y und seine Ableitungen werden durch eine numerische Trajektoriengenerierung aus dem Handhebelsignal des Kranbedieners gewonnen.Solving (58) for system input u , using (59), (60), (61), (62), and (63), provides the control law for flatness-based feedforward control for the hoist u w = f y y ˙ y ¨ y ˙ ¨ y 4 y 5
Figure imgb0072
which inverts the system dynamics. The reference signal y and its derivatives are obtained by a numerical trajectory generation from the hand lever signal of the crane operator.

Claims (15)

Kransteuerung zur Ansteuerung eines Hubwerkes eines Kranes, welche bei der Ansteuerung des Hubwerkes die auf der Dehnbarkeit des Hubseiles beruhende Schwingungs-Dynamik berücksichtigt und durch geeignete Ansteuerung des Hubwerkes reduziert.Crane control for controlling a hoist of a crane, which takes into account the based on the extensibility of the hoist rope vibration dynamics in the control of the hoist and reduced by suitable control of the hoist. Kransteuerung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes zur Begrenzung von Überschwingungen auf eine maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit begrenzt wird.Crane control according to claim 1, wherein the drive speed of the hoist for limiting overshoots is limited to a maximum allowable drive speed. Kransteuerung nach Anspruch 2, wobei die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes dynamisch anhand von Krandaten bestimmt wird.Crane control according to claim 2, wherein the maximum permissible drive speed of the hoist is determined dynamically based on crane data. Kransteuerung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes in Abhängigkeit von einer aktuell gemessenen Hubkraft bestimmt wird und/oder in Abhängigkeit von der Seillänge bestimmt wird.Crane control according to claim 2 or 3, wherein the maximum permissible drive speed of the hoist in dependence on a currently measured Lifting force is determined and / or determined as a function of the rope length. Kransteuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes aufgrund eines physikalischen Modells bestimmt wird, welches die Schwingungs-Dynamik des Systems aus Hubwerk, Seil und Last beschreibt.Crane control according to one of claims 2 to 4, wherein the maximum permissible drive speed of the hoist is determined on the basis of a physical model, which describes the vibration dynamics of the system of hoist, rope and load. Kransteuerung nach einem der vorangegangen Ansprüche, mit einer Situationserkennung, anhand welcher die Kransteuerung das Ansteuerverhalten bestimmt.Crane control according to one of the preceding claims, with a situation detection, based on which the crane control determines the driving behavior. Kransteuerung nach Anspruch 6, wobei die Situationserkennung einen Aufhebe-Zustand erkennt, bei welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes zur Vermeidung von Überschwingungen begrenzt wird, wobei vorteilhafterweise die Situations-Erkennung einen Aufhebe-Zustand erkennt, wenn eine aufliegende Last angehoben wird.A crane controller according to claim 6, wherein the situation recognition recognizes a lift-off condition in which the drive speed of the hoist is limited to avoid overshoot, advantageously the situation detection recognizes a lift-off condition when an overlying load is lifted. Kransteuerung nach Anspruch 6, wobei die Situationserkennung einen Freigabe-Zustand erkennt, in dem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes freigegeben ist, wobei vorteilhafterweise ein Freigabe-Zustand erkannt wird, wenn die Last angehoben wurde und nun frei am Kranseil hängt.Crane control according to claim 6, wherein the situation recognition detects a release state in which the drive speed of the hoist is released, advantageously a release state is detected when the load has been raised and now hangs freely on the crane cable. Kransteuerung nach Anspruch 6, wobei die Situationserkennung einen Ablege-Zustand erkennt, in welchem die Antriebsgeschwindigkeit des Hubwerkes begrenzt wird, um zu vermeiden, dass beim Aufsetzen der Last unnötig viel Seil abgewickelt wird.Crane control according to claim 6, wherein the situation detection detects a storage state in which the drive speed of the hoist is limited, to avoid that unnecessarily much rope is unwound when placing the load. Kransteuerung nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei eine Soll-Hubbewegung der Last als Eingangsgröße dient, auf deren Grundlage eine Steuergröße zur Ansteuerung des Hubwerks berechnet wird, wobei bei der Berechnung der Steuergröße die Schwingungs-Dynamik aufgrund der Dehnbarkeit des Hubseils berücksichtigt wird, um Eigenschwingungen zu reduzieren.Crane control according to one of the preceding claims, wherein a target stroke of the load serves as input, on the basis of which a control variable for controlling the hoist is calculated, wherein in the calculation of the control variable, the vibration dynamics due to the extensibility of the hoist rope is taken into account in order to reduce natural vibrations. Kransteuerung nach Anspruch 10, wobei das Hubwerk hydraulisch angetrieben wird und bei der Berechnung der Steuergröße die Schwingungs-Dynamik aufgrund der Kompressibilität des Hydraulikfluids berücksichtigt wird.Crane control according to claim 10, wherein the hoist is hydraulically driven and in the calculation of the control variable, the vibration dynamics due to the compressibility of the hydraulic fluid is taken into account. Kransteuerung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die variable Seillänge des Hubseils und/oder die gemessene Hubkraft in die Berechnung der Steuergröße eingeht.Crane control according to claim 10 or 11, wherein the variable cable length of the hoisting rope and / or the measured lifting force is included in the calculation of the control variable. Kransteuerung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Ansteuerung des Hubwerkes auf einem physikalischen Modell des Kranes beruht, welches die Hub-Bewegung der Last in Abhängigkeit von der Steuergröße des Hubwerks beschreibt, wobei vorteilhafterweise die Ansteuerung des Hubwerkes auf der Invertierung des physikalischen Modells beruht.Crane control according to one of claims 10 to 12, wherein the control of the hoist based on a physical model of the crane, which describes the lifting movement of the load as a function of the control amount of the hoist, wherein advantageously the control of the hoist on the inversion of the physical model based. Verfahren zur Ansteuerung eines Hubwerkes eines Kranes mittels einer Kransteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, welche bei der Ansteuerung des Hubwerkes die auf der Dehnbarkeit des Hubseiles beruhende Schwingungs-Dynamik berücksichtigt und durch geeignete Ansteuerung des Hubwerkes reduziert.Method for controlling a hoist of a crane by means of a crane control according to one of claims 1 to 13, which takes into account in the control of the hoist based on the extensibility of the hoist rope vibration dynamics and reduced by suitable control of the hoist. Kran mit einer Kransteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Crane with a crane control according to one of claims 1 to 13.
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