FI91517C - Menetelmä harmonisesti värähtelevän taakan ohjaamiseksi - Google Patents

Description

91 51 7

Menetelmå harmonisesti vårahtelevan taakan ohjaamiseksi

Keksinnon kohteena on menetelma harmonisesti vårahtelevan taakan ohjaamiseksi, jossa menetelmåsså taakkaa 5 siirretåån alkutilasta taakan heilahduksen lopputilaan ja ripustuspisteen loppunopeuteen ohjaamalla taakkaa ohjaus-sekvenssillå, joka koostuu peråkkåin suoritettavista kiih-dytyspulsseista, ja jossa menetelmåsså taakan heilahduksen alkutilat ja lopputilat sekå ripustuspisteen alkunopeus ja 10 loppunopeus mitataan tai estimoidaan.

Enneståån tunnetaan julkaisusta "Suboptimal control of the roof crane by using the microcomputer", S. Yamada, H. Fujikawa, K. Matsumoto, IEEE CH1897-8/83/0000-0323, ss. 323 - 328 menetelmå, jossa eripituiset taakan ripustuseli-15 men kiihdytysajat ja kytkentåhetket vakiokiihtyvyydellå ennalta lasketaan ja taulukoidaan, joita kiihdytysaikoja ja kytkentåhetkiå kåyttåmållå taakan ripustuselimen no-peus, ripustetun taakan heilahduskulma ja ripustetun taakan heilahduksen kulmanopeus ohjautuvat tietyistå alkuar-20 voista haluttuihin loppuarvoihin. Kyseisesså menetelmåsså tilataso on jaettu ruutuihin ja jokaiselle tilatason ruu-dulle on laskettu ja talletettu kytkentåhetket kiihdytyk-selle, jonka lopputuloksena systeemi liikkuu halutulla loppunopeudella ja ripustettu taakka on våråhdyksettomåsså 25 lepotilassa. Menetelmåsså kåytetåån vakiokiihtyvyyttå, ja kiihdytysten kytkentåhetkiå muutetaan halutun lopputulok-sen saavuttamiseksi. Tåtå menetelmåå kåytettåesså, mikåli halutaan sallia mikå tahansa alkutilanne ja mikå tahansa lopputilanne, taulukoiden koko kasvaa åårettomån suureksi.

30 Kyseisesså julkaisussa esitetysså menetelmåsså kiihdytys-pulssit ovat itseisarvoltaan vakiosuuruisia tai arvoltaan nolla. Lisåksi kiihdytyspulssien kestot lasketaan itera-tiivisesti eikå suoraan laskennallisesti. Lisåksi kiihty-vyyksien suuruudet on osittain mååråtty esimerkiksi siten, 35 ettå ensimmåinen kiihdytyspulssi on suuruudeltaan sama 91517 2 kuin kolmas kiihdytyspulssi. Tilatasoesitystå ajatellen ko. julkaisussa kiihdytyspulssin radan keskipisteen paikka on maaritelty, mutta kaaren pituus vaihtelee.

Lisaksi tunnetaan menetelmå, jolla yleisesti mm.

5 patenttijulkaisusta US-3 517 830 tunnettuja heiluntaa eli- minoivia kiihdytyssekvenssejå summaamalla saadaan muodos-tetuksi taakan ripustuselimen nopeusohje, joka ohjaa taa-kan ripustuselimen haluttuun loppunopeuteen niin, etta ripustetun taakan heilahduskulma on nolla ja ripustetun 10 taakan heilahduksen kulmanopeus on nolla. Taman menetelman kayttoa rajoittaa vaatimus ripustetun taakan heilahdukset-tomasta alkutilanteesta ja tuloksena saatava tietty ripustetun taakan heilahduskulman ja kulmanopeuden lopputila. Menetelmå ei siis sovellu ripustetun taakan ripustuselimen 15 ja ripustetun taakan kulmanopeuden ohjaamiseen haluttuihin satunnaisiin tiloihin mista tahansa satunnaisista alkuar-voista. Itse julkaisussa US-3 517 830 esitetty ratkaisu edellyttåa heilahduksetonta alku- ja lopputilaa ja epakoh-tana on se, etta se ei mahdollista ohjauksen muutosta kes-20 ken ohjauksen, vaan sekvenssi on suoritettava loppuun.

Epakohtana tunnetuille menetelmille on, etta ne ei-vat tarjoa yksinkertaista, laskennallisesti edullista me-netelmåa laskea ripustetun taakan ripustuselimelle nopeus-ohjetta, joka ohjaa taakan ripustuselimen haluttuun satun-25 naiseen loppunopeuteen ja ripustetun taakan heilahduskul-maan ja ripustetun taakan heilahduskulman kulmanopeuteen lahtien niiden satunnaisista alkuarvoista.

Keksinnon tarkoituksena on ratkaista edella kuvatut ongelmat. Kyseinen ongelma ratkaistaan nyt esilla olevan 30 keksinnon mukaisella menetelmallå, jolle on tunnusomaista, . etta taakan ohjaussekvenssi muodostetaan taakan heilahdus- liikkeen satunnaisten alku- ja lopputilojen ja taakan ri-pustuspisteen alku- ja loppunopeuden perusteella laske-tuista useista vakiokestoisista tasaisen kiihtyvyyden 35 kiihdytyspulsseista. Tilatasoesitysta ajatellen keksinnon 91517 3 mukaisessa ratkaisussa kiihdytyspulssin radan keskipisteen paikka vaihtelee kiihdytyspulssin arvon eli suuruuden vaihdellessa, mutta radan kaaren pituus on vakio tai aina-kin ennalta maaratty.

5 Keksinto tarjoaa laskennallisesti edullisen tavan ripustetun taakan kiihdytysten ja jarrutusten måårittåmi-seksi siten, etta lahtien mistå tahansa ripustetun taakan ripustuspisteen alkunopeudesta, ripustetun taakan heilah-duskulmasta ja ripustetun taakan heilahduskulman kulmano-10 peudesta paådytåån mihin tahansa ripustetun taakan ripustuspisteen nopeuteen, ripustetun taakan heilahduskulmaan ja ripustetun taakan heilahduskulman kulmanopeuteen halu-tussa ennalta maaratyssa ajassa. Keksintoå voidaan hyo-dyntaa kaikkien ripustusjarjestelmien ohjaamiseen, joissa 15 ripustustavasta johtuen esiintyy taakan harmoninen varah-dysliike. Keksinto soveltuu esimerkiksi siltanostureihin.

Kehitetty menetelmå sopii erityisesti kaytettavåksi laitteissa, joissa ripustetun taakan asemaa mitataan. Tal-loin menetelmallå voidaan nopeasti laskea ohjaus taakan 20 ohjaamiseen haluttuun asemaan ja nopeuteen. Jarjestelmis-så, joissa taakan asemaa ei mitata, taakan liikkeet laske-taan matemaattisen mallin avulla ja ohjaukset lasketaan mallin perusteella.

Seuraavassa keksintoa selostetaan viitaten oheisiin 25 kuvioihin, joissa kuviossa 1 on esitetty harmonisen varahtelijån pe-riaatekaavio, kuviossa 2a on esitetty sinånsa tunnettu nopeussek- venssi, 30 kuviossa 2b on esitetty kuviota 2a vastaava tilata- soesitys, kuviossa 3a on esitetty toinen sinånsa tunnettu no-peussekvenssi, kuviossa 3b on esitetty kuviota 3a vastaava tilata-35 soesitys, 91517 4 kuvio 4 esittaa tilatasoesitysta, kuvio 5 esittaa nopeus- ja kiihtyvyyskuvaajaa, kuvio 6 esittaa kuviota 5 vastaavaa tilatasoesitysta, 5 kuvio 7 esittaa keksinnon mukaisen menetelmån vuo- kaaviota.

Kuvioon 1 viitaten esitetaan seuraavat merkinnåt;

Xr = ripustuspisteen paikka x suunnassa 10 Xt = ripustetun taakan paikka x suunnassa

Yt = ripustetun taakan paikka y suunnassa 1 = taakan ripustuskoyden pituus g = gravitaatiokiihtyvyys m = taakan massa 15

Ripustetun taakan paikalle saadaan kuvasta 1 lau-sekkeet (1) ja (2) .

(1) Xt = ΧΓ-1· sinØ 20 (2) yt = (· sin Θ

Taakan kineettiselle energialle W saadaan kaavasta (3).

: (3) W = inl((^-)’+(^·)’) 25 2 dc dt

Sijoittamalla yhtålot (1) ja (2) yhtåloon (3) saadaan ripustetun taakan kineettinen energia polaarisessa koordinaatistossa (4).

(4) W = -m(x^-2{—^-cosø + ((^)J) 30 2 dt dt dt

Taakan potentiaalienergialle saadaan kuvasta 1 yhtålo (5) (5) V = —mgi cos Θ

Tunnetusti lagrangen funktio on 35 . (6) L = W-V.

5 91517

Sijoittamalla yhtålot (4) ja (5) yhtåloon (6) saadaan lagrangen funktioksi tåsså tapauksessa yhtålo {7).

5 (7) L = —-m(x2 — 2£——LcosØ + (l—)J)+mgicosØ 2 dt dt dt

Lagrangen funktiosta L johdetaan systeernin liikeyhtålo sijoittamalla lagrangen liikeyhtåloon (8).

d 3L 3L

(8) T(~dS~)_T~ = Qi dt a(££L} aqi dt misså L = lagrangen funktio 15 qt = i:s koordinaatti Q, = systeemiin ulkopuolelta vaikuttava voima

Sijoittamalla johdettu lagrangen funktio (7) lagrangen liikeyhtåloon (8) ja suorittamalla derivoinnit saadaan systeernin liikeyhtåloksi yhtålo (9) .

(9) + -sin θ = ·^-γ--cos Θ dt2 i dt2 l

Pienillå heilahduskulmilla (0<l0°) sin0=0 ja cosØ»l. Nåillå oletuksilla yhtålo (9) sievenee muotoon (10).

U0) = dt2 l dt2 g

Yhtålostå (10) nåhdåån, ettå ripustetun taakan heilahduskulmaa 0 ohjataan taakan ripustuspisteen xr 30 kiihtyvyydellå. Edelleen yhtålostå (10) pååståån tilatasoesitykseen kertomalla yhtålon dØ/dt:llå jolloin saadaanyhtålo (11) .

dt dt dt t dt2 g 35 (11) 91517 6 Såånnon 1 AQs2 „d0d20 (12) —(—)= 2TTT dt dt dt dt mukaan saadaan yhtåldstå (11) yhtålo (13) 5 <13, 1^ = -1(8-5^1)- 2 dt l dt2 g dt 10 Integroimalla yhtålo (13) θ:η suhteen saadaan (14).

(14) -(-)2 =--^(-02-9^--) + 0 2 dt 12 dt2 g 15 Kun oletamme systeemin alkutilassaan heilahduksettomaan tilaan (t=0, 0=0, d0/dt=0) integrointivakio C on nolla. Nåin tulokseksi saadaan yhtålo (15).

(15) (^)2- = -f((0-^-)2-(^-)2) dt £ dt g dt g 20

Merkitsemållå taakan ripustuspisteen kiihtyvyytta a:11a saadaan yhtålostå (15) yhtålo (16).

(16) (^/β)2=-((θ--)2-(-)2) dt V l g g edelleen merkitsemållå 30 (17) ω = ^/β dt V ( saadaan yhtålo (18).

(18) ω2 + (θ--)2 = (-)2 35 g g 91517 7

Yhtalosta (18) nåhdåån, ettå taakan heilahtelu piirtåå tilatasossa (0,a/g) keskisiå ympyroitå. Tilataso-esityksen havainnollistamiseksi viitataan kuvioihin 2a, 2b, 3a ja 3b. Kuvioissa 2a ja 2b on esitetty sinånså tun-5 nettu nosturin nopeussekvenssi ja sita vastaava tilataso-esitys. Kuvioiden 2a ja 2b tapauksessa systeemiå kiihdytetåån tasaisella kiihtyvyydellå a systeemin ominaisheilah-dusaikaa vastaava aika r. Matemaattiselle heilurille omi-naisheilahdusaika saadaan kaavasta 10 (19) τ = 2π —

U

Tilatasoesityksestå nahdaan, etta tålloin kulma/ kulmanopeus-koordinaatistoon piirtyy (0,a/g) keskinen ym-15 pyrå. Kuvioissa 3a ja 3b systeemia kiihdytetåån sekvens-sillå, joka koostuu kahdesta t/6 pituisesta vakiokiihty-vyyspulssista sekå r/3 pituisesta tasaisen nopeuden jak-sosta. Systeemi on alkutilassaan heilahduksettomassa lepo-tilassa, jolloin taakan heilahduskulma ja kulmanopeus ovat 20 nollat. Kun systeemia kiihdytetåån tasaisella kiihtyvyy-dellå a, tilatasoon piirtyy (0,a/g) keskinen ympyrå, joka sivuaa alkupistettå (0,0). Kun kuvioissa 2a ja 2b systee-miå kiihdytettiin tasaisella kiihtyvyydellå a aika r (omi-naisheilahdusaika), piirtyi tilatasoon tåysi ympyrå. Ku-• 25 vioissa 3a ja 3b ensimmåisen kiihdytyspulssin pituus on t/6, jolloin tilatasoon piirtyy (0,a/g) keskinen ympyrå-kaari låhtien pisteestå (0,0), jonka kaaren pituus on 360/6 = 60 astetta. Tåmån jalkeen nopeussekvenssisså seu-raa tasainen nopeuden vaihe, jolloin systeemin kiihtyvyys 30 a=0. Tålloin tilatasoon piirtyy (0,0) keskinen ympyråkaari låhtien tilatason pisteestå, jossa edellinen kiihdytyssek-venssi loppui. Koska tasaisen nopeuden vaiheen kesto on t/3, piirtyy tilatasoon ympyråkaari, jonka pituus on 360/3=120 astetta. Lopuksi systeemiå kiihdytetåån uudes-35 taan kiihtyvyydellå a aika (t/6) . Tålloin tilatasoon piir- 91517 8 tyy jålleen (0;a/g) keskinen ympyråkaari, jonka kaaren pi-tuus on 360/6=60 astetta ja joka alkaa pisteesta, johon edellinen kiihdytyspulssi (vakionopeus, a=0) loppui. Ku-viosta 3b nahdaan, etta systeemin tilat pååtyvåt nolliksi 5 ajan r/6 kuluttua. Jos systeemin kiihtyvyys a jatkossa on nolla, systeemi liikkuu vakionopeudella ilman taakan hei-lahtelua.

Harmonisesti varahtelevåa taakkaa 3, esimerkiksi siltanosturissa, siirretåån alkutilasta taakan heilahduk-10 sen lopputilaan ja ripustuspisteen loppunopeuteen vref oh-jaamalla taakkaa ohjaussekvenssillå a(t), joka koostuu perakkain suoritettavista kiihdytyspulsseista a±. Menetel-massa taakan heilahduksen alkutilat ja lopputilat seka ripustuspisteen alkunopeus ja loppunopeus mitataan tai esti- 15 moidaan. Keksinnon mukaisesti taakan ohjaussekvenssi a(t) muodostetaan taakan heilahdusliikkeen satunnaisten alku-ja lopputilojen ja taakan ripustuspisteen alku- ja loppu-nopeuden perusteella lasketuista useista vakiokestoisista tasaisen kiihtyvyyden kiihdytyspulsseista (alf a2, a3·..

20 an).

Kuvio 4 esittaa myos tilatasokaaviota. Kuvioon 4 viitaten keksinnon mukaisen menetelmån eraassa laskennal-lisesti edullisessa sovellutuksessa lasketaan ohjaus, joka johtaa haluttuihin systeemin loppunopeuteen, taakan hei-25 lahduskulmaan ja taakan heilahduskulman loppunopeuteen, sovittamalla kolme r/4 pituista kiihdytysjaksoa (a^ a2 ja a3) siten, etta ne toteuttavat halutun systeemin nopeuden muutoksen Δν eli dv.

30 (20) Δν = —(a,+a2+a3) 4

Koska menetelmån eraassa sovellutuksessa on valittu kunkin kiihdytysjakson i pituudeksi t/4, kukin kiihdytys-jakso vastaa tilatasossa kuljettua 90 asteen ympyrakaarta 35 (360/4=90), jonka ympyran keskipiste on (0,ai/g), ja ympy- 9 91517 rakaaren alkupiste (co^Øj) ja loppupiste (ω2,θ2) . Taman kiihdytysjakson pååtyttyå on systeemin tila siirtynyt pis-teesta (ω1,θ1) pisteeseen (ω2,θ2). Koska kiihdytysjakson pituus oli valittu r/4:ksi, saadaan piste (ω2,θ2) lasketuk-5 si, kun lisaksi tunnetaan kiihtyvyys ax, kaavoista (21) ja (22) .

(21) ω2 g 10 (22) ø2 = co,+— g

Menetelmån eraåssa sovelluksessa lasketaan ohjaus, joka toteuttaa halutun ripustuspisteen nopeuden muutoksen Δν ja jonka lopuksi taakan heilahduskulma ja kulmanopeus 15 ovat siirtyneet tilatason pisteesta (ω0,θ0) pisteeseen (ω3,θ3) siten, etta kaytetaån kolmea t/4 pituista tasaisen kiihdytyksen jaksoa alf a2 ja a3· Kiihtyvyydet ax, a2 ja a3 voidaan ratkaista yhtaloistå (23) - (29).

20 (23) CO, = —-00 g : 25 (24) θ, = ω0 + — £ (25) ω2 = --0, g 30 (2 6) θ2 = ω, + — g (27) ω3=^--θ2 g 35 91 51 7 10 (2 8) θ3 = ω2 + — β XC . δ» S-j 3-» .

c (29) Δν = —^ (—L + — + —) 5 4 g g g

Yhtåloiden (23) - (29) muuttujista tunnetaan Δν, G)ø, Øø, (¾ ja Θ3. Yhtåloistå ratkaistaan kiihtyvyydet aj, a2 ja 83 siten, ettå tuntemattomat muuttujat ωχ, θ|, (¾ ja 83 supistuvat pois lopullisista yhtåloista. Nåin 10 kiihtyvyyksille aj_, 83 ja 83 saadaan tilatasossa ratkaistuksi yhtålot (30) - (32).

(30) — = ^(—-y3-x0) g 2 tg 15 (31) — = ^(y3-x3+x0 + y0) g 2 ~ a, 1 , 4Δνν (32) — = -(x3-y0+-) 20 S 2

Esimerkkinå lasketaan kiihtyvyydet aj, a2 ja 33, jotka ohjaavat nosturisysteemin alkutiloista xø = coq = 0, 02 rad/2, YO = ©O = 0,02 rad lopputiloihin X3 = 0)3 = 0,0 rad/2, y$ = Θ3 25 =0,0 rad siten, ettå ripustuspisteen nopeus muuttuu alkuarvosta 0,1 m/s loppuarvoon 0,5 m/s, kun taakan nostokorkeus l = 10 m.

30 ,=2nÆ i 10 m Χ = 2'3,14Ί9,81 m/sT 35 τ = 6,3437 s 91517 11 a. 1 ,4Δν -=-(--y3-xo) g 2 Tg £l = 1 (4' (£’ - o - o, 02) g 2 6,3437-9,81 5 - = -0,0036 g 10 — = ^·(Υ3-χ3 + χο+Υο) g 2 - =—(0 - 0 +0,02+ 0,02) g 2 — = 0,02 15 8 a, 1 4Δν.

— = -(x3-y0+—) g 2 Tg ll = l(0-0t02 + -4(0,3~Q,1-)) 20 g 2v 6,3437-9,81 — = -0,0036 g • 25 Kiihtyvyyksien a. suuruudet mååratåan siis sovitta- malla tilatasoon vastapaivaan kiertyviå ympyrakaaria, joi-den ympyroiden keskipisteen toinen koordinaatti on ai/g).

Kuvioissa 5 ja 6 on esitetty nopeus- ja kiihtyvyys-sekvenssi ja sita vastaava tilatasokaavio edella esitetyl-30 le tapaukselle. Kuviosta 5 havaitaan kiihtyvyyssekvenssin a(t) koostuvan kolmesta osasta, joiden suuruudet ovat edella lasketun suuruiset eli a1/g= -0.0036, a2/g= 0.2 ja a3/g= -0.0036. Tilatasossa vastaavasti siirrytaån vastapaivaan pisteesta alkupisteesta A (0.02, 0.02) pisteiden B ja 35 C kautta origoon O.

91517 12

Kuviossa 1 esitetty harmoninen våråhtelijå voi olla esimerkiksi siltanosturi, joka kasittåå nosturikelkan 1, johon on ripustusvalineen 2 valityksella ripustettu taakka 3. Edelleen nosturi kåsittåå ohjauspååtteen 4 ja ohjausyk-5 sikon 5. Nosturin kuljettaja antaa ohjauspaatteesta no-peusohjeita v f, jotka ohjausyksikon kautta kohdistetaan nosturille, eli kåytånnosså nosturikelkan 1 siirtomootto-reille. Kuvio 7 esittåa keksinnon mukaisen menetelman vuo-kaaviota, mutta kuviota 7 voidaan pitaa myos ohjausyksikon 10 sisaisenå lohkokaaviona. Kuvioihin 1 ja 7 viitaten ensim-måisesså lohkossa 101 ohjausyksikkoon 5 luetaan nosturin kuljettajan antama nopeusohje v f. Seuraavassa lohkossa eli ensinunåisesså testauslohkossa 102 kuljettajan antamaa nopeusohjetta verrataan edelliseen nopeusohjeeseen ja ini-15 kali se on muuttunut, niin talloin seuraavassa lohkossa 103 luetaan taakan 3 heilahduskulma ja taakan kulmano-peus ω0, jotka esittåvat alkutilannetta. Lisaksi lohkossa 103 lasketaan haluttu nopeuden muutos dv. Seuraavassa lohkossa 104 edella esitettyjen yhtaloiden (30)-(32) perus-20 teella lasketaan vakiopituiset (edullis^sti r/4) uudet oh-jaukset eli kiihdytyspulssit ax, a2, a3, jotka talletetaan erityiseen ohjelmalliseen suoritustaulukkoon. Kiihdytys-pulssien laskennassa kaytetaån hyvaksi myos haluttuja lop-putiloja eli taakan lopputilan kulmanopeutta ωχ ja heilah-* 2 5 duskulmaa

Seuraavassa vaiheessa 106 toisen testauslohkon 105 jalkeen talletetuista kiihdytyspulsseista a3, a2, a3 lasketaan uusi nopeusohje, joka viimeisesså lohkossa 107 kohdistetaan ohjauksena nosturin siirtomoottoreille. Mikåli 30 ensimmaisessa testauslohkossa 102 havaitaan, etta nopeus ohje vref ei ole muuttunut ja jos lohkossa 105 havaitaan, etta suoritustaulukko on tyhjå, niin talloin lohkossa 108 nopeudeksi otetaan suoraan kayttajan antama nopeusohje vref, kohdistetaan nosturin siirtomoottoreille lohkon 35 107 mukaisesti.

91517 13

Kuviossa 1 taakan satunnaiset alkutilat eli taakan 3 heilahduskulma θ0 ja taakan kulmanopeus ω0 ja taakan no-peus v saadaan takaisinkytkentålinjoista 10 - 12. Halutut lopputilat eli taakan lopputilan heilahduskulma θΛ, kulma-5 nopeus ω1 ja nopeusohje vref saadaan ohjauslinjoista 13 - 15. Nopeudenmuutos dv saadaan linjojen 15 ja 12 erotukse-na.

Keksinnon mukaisella tavalla laskettu kiihdytys-pulsseista a1# a2, a3 saatu uusi nopeusohje kohdistetaan 10 ohjauksena nosturin siirtomoottoreille ohjauslinjan 120 kautta.

Keksinnon mukaisessa menetelmassa vakiokestoisten kiihdytyspulssien suuruudet lasketaan halutun ripustuspis-teen nopeuden muutoksen dv, seka haluttujen heilahduskul-15 man alkuarvojen ja loppuarvojen ja kiihtyvyyspulssin vali-tun kestoajan r/n perusteella. Arvo n:lle on edullisesti 4, joka trigonometrisesti tuottaa parhaimman ja yksinker-taisimman tuloksen laskennassa sini- ja kosinitermien osalta. Keksinnon mukaisessa menetelmassa vakiokiihtyvyy-20 della suoritettavien kiihdytyspulssien kesto ja kytkenta-hetket on ennalta maaratty.

Kaavat (30)-(32) maarittelevat jokaisen vakiokes-toisen kiihdytyspulssin suuruuden funktiona satunnaisista alku- ja lopputiloista (taakan heilahduskulma Θ, kulmano-. 25 peus ω, taakan loppunopeus). Jokainen kiihdytyspulssi aj, a2, a3 ratkaistaan suoraan laskennallisesti, ei siis iteroimalla. Menetelman laskennallisesti ja laiteratkai-sultaan edullisessa toteutusmuodossa ohjaussekvenssin a(t) kukin kiihdytyspulssi alf a2, a3 lasketaan vakiokestoisesta 30 laskennallisesta likiarvoistuksesta, joita esittavat kaa-. vat (30)-(32). Talloin siis halutun nopeudenmuutoksen dv toteuttavat kiihdytyssekvenssin a^^ vakiokestoiset tai aina-kin ennaltamaaratyn pituiset osat eli kiihdytyspulssit ax, a2, a3 kukin suoraan muodostetaan eli lasketaan funktiona 35 taakan heilahduksen satunnaisista alku- ja lopputiloista 91517 14

Xq, yQ, x3, y3, (missa x merkitsee kulmanopeutta ω ja y merkitsee heilahduskulmaa Θ), ja edelleen funktiona halu-tusta nopeudenmuutoksesta Δν eli dv ja valitusta yksittåi-sen kiihdytyspulssin kestosta, joka on edullisesti r/4, ja 5 edelleen funktiona vetovoimakiihtyvyydestå g. Edellå esi-tetylle on menetelman kayttokelpoisuutta parantavana edul-lisena toteutusmuotona lisaksi se, etta kiihdytyspulssien likiarvoistukset valitaan siten, etta kunkin yksittaisen kiihdytyspulssin a3, a2, a3 muodostamisessa kåytettåvien 10 laskennallisten tekijoiden niin salliessa vakiopituiset ja/tai ennalta maaråtyn pituiset kiihdytyspulssit muodos- tetaan itseisarvoltaan toisistaan poikkeaviksi. Kiihty-vyyspulssien suuruuden muodostukset eli laskenta on siis vapaa keskinaisia alkuasetuksista, jotka rajoittaisivat 15 menetelman soveltuvuutta.

Eras mahdollinen sovellus keksinnolle voi olla nostur ijårjestelmå, jossa taakan heilahduskulmaa, kulmanopeutta ja taakan ripustuspisteen nopeutta mitataan ja lisaksi taakan ripustuspisteen nopeutta voidaan vapaasti oh-20 jata. Talloin voidaan keksinnon mukaisella menetelmålla laskea ohjaus, jonka lopputuloksena taakan nopeus, heilah-duskulma ja kulmanopeus ovat halutut. Esimerkiksi, jos nosturi on pysåhdyksissa, mutta taakka heiluu ja heilah-duskulma ja kulmanopeus voidaan mitata tai virheettomåsti ; 25 mallintaa matemaattisella mallilla tai simulaattorilla, voidaan keksinnon mukaisella menetelmalla laskea kiihdytyspulssit, joiden lukumaara ja kesto ovat ennalta tunne-tut ja joiden suorituksen jålkeen nosturi liikkuu halutul-la loppunopeudella ilman taakan heiluntaa.

30 Eråassa sovellutuksessa kuljettajan ohjauspaattees- tå 4 luetaan nosturin haluttu liikenopeus v f/ jolla nostur in ja taakan 3 halutaan liikkuvan ilman taakan heilah-telua niin, etta taakan heilahduskulma ja kulmanopeus ovat nollia. Tåsså sovellutuksessa taakan heilahduskulma ja 35 kulmanopeus mitataan ja nopeuden oletetaan seuraavan ha- 91517 15 luttua ohjausjårjestelmån nopeuspyyntoå tarkasti. Kun kul-jettajan antama nopeuspyynto muuttuu, luetaan tallå het-kellå taakan heilahduskulman, kulmanopeuden ja ripustus-pisteen nopeudet sekå uusi haluttu nosturin ja taakan hei-5 lahdukseton loppunopeus. Nåmå arvot sijoitetaan keksinnon mukaisiin kaavoihin ja lasketaan kiihdytyspulssit, joiden loputtua haluttu loppunopeus ilman taakan heiluntaa on saavutettu.

Erååsså keksinnon sovellutuksessa mitataan taakan 10 heilahduskulma ja taakan ripustuspisteen nopeus seuraa tarkasti ohjausjårjestelmån nopeusohjetta. Tåsså sovellutuksessa nosturin taakan heilunnan dynaamista mallia hyo-dynnetåån taakan heilahduksen kulmanopeuden laskentaan.

Erååsså keksinnon sovellutuksessa taakan ripustus-15 pisteen nopeus seuraa tarkasti ohjausjårjestelmån antamaa nopeusohjetta ja taakan heilahduskulmaa tai kulmanopeutta ei mitata, vaan taakan heilahduskulma ja kulmanopeus ole-tetaan kåyttåytyvån nosturin dynamiikkaa kuvaavan mate-maattisen mallin tai simulaattorin mukaisesti.

20 Erååsså keksinnon mukaisen menetelmån sovellutuk sessa taakan heilahduskulma vaimenee tasaisesti, jolloin taakan heilahduskulma ja kulmanopeus piirtåvåt tilatasoon ympyrån sijasta spiraalin. Tåmå huomioidaan keksinnon mu-kaisia yhtåloitå muodostettaessa siten, ettå kulma-kulma-: 25 nopeus -piste låhestyy tietyllå suhteella ympyråliikkeen keskipistettå jokaista kehållå liikuttua kaaren pituusyk-sikkoå kohti. Kyseesså on lineaarinen muutos, joka nåkyy yhtåloisså ainoastaan kertoimena, eikå vaikuta yhtåloiden ratkaistavuuteen.

30 Vaikka keksintoå on edellå selitetty viitaten oheisten kuvioiden esimerkkeihin, on selvåå, ettå keksinto ei ole rajoittunut ainoastaan niihin, vaan keksintoå voi-daan muokata vaatimuksissa esitetyn keksinndllisen ajatuk-sen puitteissa.

Claims (7)

91517 16

1. Menetelma harir.onisesti varahtelevan taakan oh-jaamiseksi, jossa menetelmasså taakkaa (3) siirretåan al- 5 kutilasta taakan heilahduksen lopputilaan ja ripustuspis-teen loppunopeuteen (vref) ohjaamalla taakkaa ohjaussek-venssillå (a(t)), joka koostuu peråkkåin suoritettavista kiihdytyspulsseista (ai), ja jossa menetelmasså taakan heilahduksen alkutilat ja lopputilat seka ripustuspisteen al- 10 kunopeus ja loppunopeus mitataan tai estimoidaan, t u n -n e t t u siita, etta taakan ohjaussekvenssi a(t) muodos-tetaan taakan heilahdusliikkeen satunnaisten alku- ja lop-putilojen ja taakan ripustuspisteen alku- ja loppunopeuden perusteella lasketuista useista vakiokestoisista tasaisen 15 kiihtyvyyden kiihdytyspulsseista (ai; a2, a3 ... aQ) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma harmonisesti varahtelevan taakan ohjaamiseksi, tunnettu siita, etta vakiokestoisten kiihdytyspulssien (a^, a2, a3 . . . aQ) suuruudet lasketaan ripustuspisteen halutun nopeu- 20 den muutoksen (dv), haluttujen heilahduskulman ja kulmano-peuden alku-ja loppuarvojen (θ0, θχ, ω0, ωχ) ja kunkin kiihdytyspulssin valitun kestoajan (r/n) perusteella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta taakan heilahduskulma (Θ) ja 25 kulmanopeus (ω) maåritellaan harmonisen varahtelijan dyna-miikkaa kuvaavan matemaattisen mallin tai simulaattorin avulla.

4. Patenttivaatimuksen l, 2 tai 3 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta ohjaussekvenssin a(t) 30 kukin kiihdytyspulssi (a1# a2, a3 ... an) lasketaan vakio-• kestoisesta laskennallisesta likiarvoistuksesta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta kiihdytyspulssien (alf a2, a3 ... an) li-kiarvoistukset valitaan siten, etta kunkin kiihaytyspuls- 35 sin muodostamisessa kaytettavien laskennallisten tekijoi- 91517 17 den niin salliessa vakiopituiset ja/tai ennalta mååråtyn pituiset kiihdytyspulssit muodostetaan itseisarvoltaan toisistaan poikkeaviksi.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mu-5 kainen menetelmå, tunnettu siitå, etta ohjaussek- venssi (a(t)) muodostetaan kolmesta r/4 pituisesta kiihdy-tyspulssista (a^ a2, a3 ... an).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelma, tunnettu siita, etta msnetelmasså las- 10 kettavat vakiopituiset ja/tai ennalta mååråtyn pituiset kiihdytyspulssit (aj, a2, a3) talletetaan erityiseen ohjel-malliseen suoritustaulukkoon, jonka sisålto testataan, jonka jålkeen kiihdytyspulssit summataan asetetun nopeus-pyynndn dv toteuttavaksi ohjaussekvenssiksi. 91517 18