FR2704847A1 - Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé. - Google Patents
Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2704847A1 FR2704847A1 FR9305351A FR9305351A FR2704847A1 FR 2704847 A1 FR2704847 A1 FR 2704847A1 FR 9305351 A FR9305351 A FR 9305351A FR 9305351 A FR9305351 A FR 9305351A FR 2704847 A1 FR2704847 A1 FR 2704847A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- support
- load
- speed
- sway
- setpoints
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 28
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
- B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
- B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, selon lesquels une consigne de position du support (14) est traitée par un filtre (22) qui en supprime la composante fréquentielle correspondant au mouvement pendulaire de la charge (10), puis par un filtre dérivateur (24) et un circuit (32) produisant des consignes de position et de vitesse du support et de ballant théorique, comparées à une estimation de l'état du système fournie par un filtre de Kalman (44) recevant en entrée des mesures de position et de vitesse du support (14) et d'un paramètre représentatif du ballant de la charge (10), les résultats de ces comparaisons étant appliqués à un circuit (48) de calcul de la commande de déplacement du support (14). L'invention s'applique notamment à l'amortissement du ballant d'une charge transportée par une grue ou un pont roulant.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE LIMITATION DU BALLANT D'UNE
CHARGE SUSPENDUE A UN SUPPORT MOTORISE
L'invention concerne un procédé et un dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, tel par exemple qu'un chariot de pont roulant, de portique ou de grue auquel la charge est accrochée par une suspension du type à câbles ou à chaînes, en général de longueur réglable.
CHARGE SUSPENDUE A UN SUPPORT MOTORISE
L'invention concerne un procédé et un dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, tel par exemple qu'un chariot de pont roulant, de portique ou de grue auquel la charge est accrochée par une suspension du type à câbles ou à chaînes, en général de longueur réglable.
La charge ainsi suspendue au support motorisé constitue un pendule à oscillations non amorties dont les amplitudes peuvent être relativement importantes et dangereuses.
Des opérateurs très expérimentés parviennent en général à limiter ces oscillations en jouant sur les commandes du support motorisé. Cependant, cette limitation n'est jamais totale et dépend de l'habileté et de l'attention de l'opérateur, de sorte que les règles de sécurité ne peuvent jamais être complètement respectées.
En outre, les manoeuvres des opérateurs peuvent être plus ou moins longues, notamment lorsque l'opé- rateur ne réussit pas à stopper l'oscillation de la charge au premier essai, ce qui prolonge d'autant la durée du transport de la charge et peut se révéler finalement assez coûteux.
On a déjà proposé divers systèmes d'asservissement des mouvements du support motorisé, prenant en compte l'oscillation de la charge pour l'annuler ou la réduire autant que possible dès son apparition. Cependant, les systèmes connus actuellement se révèlent peu efficaces et parfois assez coûteux et peu robustes, ce qui rend délicate leur mise en oeuvre dans un environnement industriel.
L'invention a pour but d'éviter les inconvénients des systèmes antérieurs connus, grâce à un procédé et un dispositif de limitation automatique du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, qui sont relativement simples et peu coûteux et extrêmement effi caces.
L'invention a donc pour objet un procédé de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, tel qu'un chariot de grue, de portique ou de pont roulant, consistant à élaborer des consignes de position, de vitesse et d'accélération du support sur une trajectoire, à mesurer la position du support, éventuellement sa vitesse, et un paramètre représentatif du ballant de la charge au cours du déplacement du support, et à élaborer une commande de déplacement du support à partir des consignes et des valeurs mesurées, caractérisé en ce qu'il consiste également
- à calculer la fréquence du mouvement pendulaire de la charge suspendue au support,
- à supprimer les composantes fréquentielles desdites consignes correspondant à cette fréquence pour obtenir de nouvelles consignes,
- à transformer la nouvelle consigne d'accélération en consigne de ballant théorique de la charge,
- à comparer les nouvelles consignes de position, de vitesse et de ballant théorique à des valeurs de position, de vitesse et de ballant obtenues à partir des valeurs mesurées pour obtenir leurs écarts,
- et à élaborer la commande de déplacement du support à partir de ces écarts.
- à calculer la fréquence du mouvement pendulaire de la charge suspendue au support,
- à supprimer les composantes fréquentielles desdites consignes correspondant à cette fréquence pour obtenir de nouvelles consignes,
- à transformer la nouvelle consigne d'accélération en consigne de ballant théorique de la charge,
- à comparer les nouvelles consignes de position, de vitesse et de ballant théorique à des valeurs de position, de vitesse et de ballant obtenues à partir des valeurs mesurées pour obtenir leurs écarts,
- et à élaborer la commande de déplacement du support à partir de ces écarts.
La suppression, dans les consignes, des composantes fréquentielles correspondant à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge, a un effet très positif sur la limitation du ballant, puisque la commande du support ne comprend alors plus de composantes susceptibles d'exciter cette fréquence d'oscillation.
Avantageusement, le procédé selon l'invention consiste à supprimer la composante fréquentielle précitée uniquement dans la consigne de position du support pour obtenir la nouvelle consigne de position, et à générer les nouvelles consignes de vitesse et d'accélération par dérivation de la nouvelle consigne de position.
I1 en résulte une simplification des moyens utilisés pour la mise en oeuvre du procédé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la consigne de ballant théorique comprend des consignes d'angle de ballant et de vitesse de ballant, qui sont comparées à des valeurs estimées d'angle et de vitesse de ballant obtenues par application des valeurs mesurées à un modèle dynamique amorti du système constitué par le support motorisé et la charge suspendue.
Avantageusement, - pour optimiser les valeurs estimées à un instant donné, on prend également en compte les valeurs estimées à l'instant précédent, ainsi que la commande élaborée à l'instant précédent.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la commande est définie par une loi linéaire du type proportionnelle-intégrale-dérivée sur la position du support et du type proportionnelle-dérivée sur l'angle de ballant de la charge, à laquelle on peut ajouter un terme d'anticipation de l'accélération du support, constitué par la nouvelle consigne d'accélération.
L'invention a également pour objet un dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé tel qu'un chariot de grue, de portique ou de pont roulant, comprenant un générateur de consignes de position, de vitesse et d'accélération du support sur une trajectoire, des moyens de mesure de la position du support, éventuellement de sa vitesse, et d'un paramètre représentatif du ballant de la charge, et des moyens d'élaboration d'une commande du déplacement du support à partir desdites consignes et des valeurs mesurées, caractérisé en ce qu'il comprend::
- des moyens de traitement des consignes, permettant d'en supprimer des composantes fréquentielles correspondant à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge suspendue au support et d'obtenir ainsi de nou velles consignes,
- des moyens d'obtention d'une consigne de ballant théorique de la charge à partir de la nouvelle consigne d'accélération du support,
- et des moyens d'obtention des écarts entre les nouvelles consignes et des valeurs de position, de vitesse et de ballant obtenues à partir des valeurs mesurées, ces écarts étant appliqués aux moyens d'élaboration précités pour obtenir la commande de déplacement du support.
- des moyens de traitement des consignes, permettant d'en supprimer des composantes fréquentielles correspondant à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge suspendue au support et d'obtenir ainsi de nou velles consignes,
- des moyens d'obtention d'une consigne de ballant théorique de la charge à partir de la nouvelle consigne d'accélération du support,
- et des moyens d'obtention des écarts entre les nouvelles consignes et des valeurs de position, de vitesse et de ballant obtenues à partir des valeurs mesurées, ces écarts étant appliqués aux moyens d'élaboration précités pour obtenir la commande de déplacement du support.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ce dispositif comprend un filtre "trou" ou filtre à coupure de fréquence, ajusté sur la fréquence du mouvement pendulaire de la charge et agencé en sortie du générateur de consignes.
Avantageusement, le filtre "trou" est relié uniquement à la sortie du générateur de consignes fournissant la consigne de position du support, et est relié en sortie à l'entrée d'un filtre dérivateur dont une première sortie fournit un signal qui correspond au signal d'entrée et dont deux autres sorties fournissent les dérivées première et seconde du signal d'entrée.
Cette caractéristique de l'invention simplifie le calcul et permet d'utiliser des moyens informatiques moins puissants.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie du filtre dérivateur fournissant la dérivée seconde du signal d'entrée est reliée à l'entrée d'un filtre comprenant un modèle de pendule amorti, dont les sorties fournissent des consignes d'angle de ballant et de vitesse de ballant.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de mesure de la position du support, éventuellement de sa vitesse, et du paramètre représentatif du ballant sont reliés aux entrées des moyens d'élaboration de la commande par l'intermédiaire d'un filtre de Kalman.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente schématiquement une charge suspendue à un support motorisé tel qu'un chariot de grue ou de pont roulant,
la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention;
les figures 3 et 4 représentent schématiquement des moyens de mesure d'un paramètre représentatif du ballant.
la figure 1 représente schématiquement une charge suspendue à un support motorisé tel qu'un chariot de grue ou de pont roulant,
la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention;
les figures 3 et 4 représentent schématiquement des moyens de mesure d'un paramètre représentatif du ballant.
En figure 1, la référence 10 désigne une charge qui est suspendue par des chaînes ou des câbles 12 à un support motorisé 14 tel qu'un chariot de grue ou de pont roulant, qui est déplacé sur un chemin de guidage et de roulement désigné par la référence 16 le long de l'axe x dans un sens ou dans le sens contraire.
Dans la plupart des cas, le chemin de guidage et de roulement 16 du chariot 14 est lui-même mobile dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot 14.
Le déplacement du chariot 14 sur le chemin de guidage et de roulement 16 se traduit par une oscillation de la charge 10 sous le chariot 14, que l'on caractérise par l'angle e fait entre la verticale et la suspension 12 de la charge 10.
Les équations du mouvement du chariot et du ballant de la charge sont du type suivant (avec éventuellement un terme de frottement):
ML20 = -MgL6 + MLx"
et mx" = T - MgO
où : M est la masse de la charge 10,
L est la longueur de la suspension 12
O est l'angle de ballant,
x et x" sont la position et l'accélération
du chariot
0" est l'accélération angulaire de ballant,
g est l'accélération de la pesanteur,
m est la masse du chariot,
T est la force appliquée au chariot par son
moteur d'entraînement.
ML20 = -MgL6 + MLx"
et mx" = T - MgO
où : M est la masse de la charge 10,
L est la longueur de la suspension 12
O est l'angle de ballant,
x et x" sont la position et l'accélération
du chariot
0" est l'accélération angulaire de ballant,
g est l'accélération de la pesanteur,
m est la masse du chariot,
T est la force appliquée au chariot par son
moteur d'entraînement.
Le système peut être mis sous forme de représentation d'état échantillonné à une période constante
At:
Xk+1 = FXk + GTk avec le vecteur d'état X=[x(kAt),x'(kAt),O(kAt),O'(kAt)] et avec Tk = T(kAt),
F et G étant des matrices de coefficients qui sont des constantes ou des fonctions de m, M, L et At.
At:
Xk+1 = FXk + GTk avec le vecteur d'état X=[x(kAt),x'(kAt),O(kAt),O'(kAt)] et avec Tk = T(kAt),
F et G étant des matrices de coefficients qui sont des constantes ou des fonctions de m, M, L et At.
Le dispositif selon l'invention, dont un mode de réalisation est représenté en figure 2, permet de limiter efficacement l'oscillation de la charge et d'annuler sensiblement l'angle e au cours des déplacements du chariot 14.
Ce dispositif est du type numérique à temps discret et comprend tout d'abord un générateur de consignes 20 qui reçoit en entrée des valeurs du déplacement désiré (xmax) du chariot 14 sur le chemin 16, de la vitesse maximale (x'max) du chariot au cours de ce déplacement et de l'accélération maximale (x"max) du chariot, et qui fournit en sortie, à des intervalles prédéterminés égaux à la période d'échantillonnage (par exemple de l'ordre de 100 ms), des consignes de position, de vitesse et d'accélération du chariot 14 sur sa trajectoire.
Dans l'exemple de réalisation représenté en figure 2, seules les consignes de position xç fournies par le générateur 20 sont utilisées et sont appliquées à un filtre "trou" 22 ou filtre à coupure de fréquence, qui est un filtre numérique du 4ème ordre permettant de sup primer une fréquence déterminée dans le signal qu'il re çoit en entrée.
Dans le cas présent, la composante fréquentielle supprimée des consignes de position xç du chariot 14 correspond à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge 10 sous le chariot 14, cette fréquence étant donnée par la formule suivante
où g, L, m et M ont la même signification que précédemment.
On obtient ainsi en sortie du filtre 22 de nouvelles consignes de position du chariot, que l'on désigne par la référence xca, à partir desquelles on peut produire une commande qui n'est plus susceptible d'exciter le mouvement pendulaire de la charge 10.
Les nouvelles consignes de position xca du chariot sont appliquées à l'entrée d'un filtre numérique dérivateur 24 qui fournit sur sa première sortie 26 un signal correspondant au signal qu'il reçoit en entrée et qui fournit sur ses deux autres sorties 28 et 30 les dérivées première et seconde du signal d'entrée.
La sortie 26 du filtre 24 fournit donc les nouvelles consignes de position du chariot, et ses sorties 28 et 30 fournissent respectivement de nouvelles consignes de vitesse et d'accélération du chariot, qui ne comprennent pas de composantes fréquentielles à la fréquence f du mouvement pendulaire de la charge.
En variante, on pourrait utiliser les trois sorties du générateur de consignes 20 et connecter chaque sortie à un filtre "trou" pour obtenir directement les nouvelles consignes de position, de vitesse et d'accélération du chariot.
Les nouvelles consignes d'accélération obtenues sur la sortie 30 du filtre dérivateur 24 sont appliquées à l'entrée d'un filtre 32 qui contient un modèle de pendule amorti et dont les sorties fournissent respectivement un angle de ballant théorique amorti et une vitesse de ballant théorique amorti, désignés par Oca et 0,cl' qui constituent des consignes d'angle et de vitesse de ballant.
Les consignes de position et de vitesse qui sont fournies par les sorties 26 et 28 du filtre dérivateur 24 et les consignes d'angle et de vitesse de ballant qui sont fournies par les sorties du filtre 32 sont appliquées à un premier groupe d'entrées d'un circuit comparateur ou soustracteur 34 dont un second groupe d'entrées reçoit des valeurs estimées de la position réelle du chariot, de sa vitesse réelle, de l'angle réel de ballant et de la vitesse réelle de ballant, ces valeurs étant obtenues à partir des valeurs mesurées de la position et de la vitesse du chariot 14 et d'un paramètre représentatif du ballant de la charge 10.
Des capteurs appropriés, désignés par les références 36 et 38 sont montés sur le chariot 14 pour mesurer avec précision sa position x sur sa trajectoire et sa vitesse de déplacement xl. En variante, on peut bien entendu obtenir la vitesse du chariot par dérivation de sa position. Un troisième capteur 40 fournit un signal qui est une fonction du ballant O de la charge 10. Ce signal peut être une accélération angulaire, une distance, un angle, etc, fourni par un inclinomètre, un gyromètre ou un accéléromètre monté sur la suspension 12, par exemple au niveau du point d'attache de la suspension 12 sur la charge 10. Le signal de mesure qui est fourni par le capteur 40 est appliqué, après filtrage par un filtre passe-haut 42 qui en supprime la composante continue, à une entrée d'un filtre de Kalman 44 dont d'autres entrées reçoivent les signaux x et x' fournis par les capteurs 36 et 38, le filtre de Kalman comportant un modèle réel du système constitué par le chariot 14, la suspension 12 et la charge 10.
Le filtre de Kalman 44 fournit sur sa sortie 46 une estimation Xk du vecteur d'état Xk à l'instant kAt, cette estimation étant comparée par le circuit 34 aux consignes correspondantes, et le résultat de ces comparaisons étant appliqué à l'entrée d'un circuit 48 de calcul de la commande Tk du chariot. Une sortie du circuit 48 applique cette commande au moteur de déplacement du chariot 14, et une autre sortie applique la valeur Tk-l de cette commande à une entrée du filtre de Kalman dont une autre entrée reçoit également l'estimation Xk-1 du vecteur d'état à l'instant (k-l)At.
La loi utilisée pour calculer la commande T est une combinaison linéaire des écarts entre les consignes et les valeurs estimées des paramètres correspondant à ces consignes, et est notamment du type proportionnelle-intégrale-dérivée sur la position du chariot 14 (le retour d'état étant complété par l'intégrale de l'écart de position du chariot), et du type proportionelle-dérivée sur l'angle de ballant. Les valeurs des gains ou coefficients de cette loi linéaire sont optimisées par une commande optimale du type LQG (linéaire-qua dratique-gaussien).
Comme représenté en pointillé en figure 2, la nouvelle consigne d'accélération fournie par la sortie 30 du filtre dérivateur 24, peut être également appliquée à une entrée des moyens 48 d'élaboration de la commande, lorsqu'on souhaite que celle-ci comprenne un terme d'anticipation d'accélération, qui est ajouté aux termes ci-dessus définis de la commande.
Le moteur d'entraînement du chariot 14 est avantageusement un moteur électrique à vitesse variable, dont la vitesse est commandée par un dispositif électrique de puissance recevant la commande T.
Le fonctionnement de ce dispositif découle à l'évidence de ce qui précède : le générateur de consignes 20 élabore des consignes de position du chariot, et éven tuellement de vitesse et d'accélération avec une période d'échantillonnage donnée (par exemple de 100ms), à partir d'une distance à parcourir, d'une vitesse maximale et d'une accélération maximale qui lui sont fournies en en trée.
Les consignes de position du chariot sont traitées par le filtre 22 qui en supprime les composantes fréquentielles correspondant à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge sous le chariot, puis sont transformées par le filtre dérivateur 24 et le filtre 32 en nouvelles consignes de position et de vitesse de chariot, et d'angle et de vitesse de ballant amorti.
Ces consignes sont comparées aux estimations de lrétat du système qui sont fournies par le filtre de
Kalman à partir des mesures de position et de vitesse du chariot et de paramètre du ballant, et les commandes du chariot sont élaborées à partir des résultats de ces com paraisons.
Kalman à partir des mesures de position et de vitesse du chariot et de paramètre du ballant, et les commandes du chariot sont élaborées à partir des résultats de ces com paraisons.
L'expérience a montré que le dispositif selon l'invention permet d'amortir le ballant de la charge 10 avec une très grande efficacité dès le début du déplacement du chariot 14 et sur toute sa trajectoire jusqu'à l'arrêt complet. On a également constaté que l'efficacité de ce dispositif n'est pratiquement pas affectée par un phénomène de pendule double, lorsque la charge oscille autour de ses moyens d'accrochage à la suspension.
Bien qu'un certain nombre de moyens de ce dispositif, tels que le filtre 22 à coupure de fréquence, le filtre 32 de calcul du ballant théorique amorti, le modèle utilisé dans le filtre de Kalman 44 et les gains de la loi de commande, fassent intervenir la masse de la charge 10 et la longueur de la suspension de cette charge sous le chariot 14, l'expérience a montré que les variations de cette masse et de cette longueur ne sont pas critiques et que l'efficacité du dispositif selon l'invention reste à peu près la même si l'on fait varier la masse de la charge 10 ou la longueur de sa suspension sous le chariot. I1 est cependant possible, si on le juge nécessaire, de prévoir au niveau des moyens de suspension de la charge des capteurs de mesure de cette masse et/ou de cette longueur pour prendre en compte leurs valeurs précises dans la commande du chariot, ces valeurs mesurées étant transmises à des moyens de calcul pour l'adaptation des paramètres du modèle et des filtres précités, et des gains de la loi de commande.
L'expérience a également montré que, lorsque le ballant de la charge est-mesuré au moyen d'un capteur de type inertiel tel qu'un inclinomètre ou un gyromètre, il est utile de prévoir deux capteurs de natures différentes en parallèle sur la suspension de la charge, et notamment un inclinomètre et un gyromètre. On a en effet constaté que le ballant est mesuré de façon plus fidèle par un inclinomètre lorsque la masse de la charge est très faible ou quasi nulle, et par un gyromètre lorsque cette masse n'est pas faible ou négligeable.
On peut également utiliser d'autres moyens pour mesurer le ballant et notamment des systèmes optiques à réflexion comprenant par exemple un système émetteur-récepteur 50 monté sur la chariot 14 et un réflecteur associé 52 monté sur le moyen 54 d'accrochage de la charge 10 à la suspension 12 comme on l'a représenté schématiquement en figure 3.
En variante, on peut utiliser un système optique comprenant un récepteur monté sur le chariot et un émetteur monté sur le moyen d'accrochage de la charge à la suspension, ou bien un émetteur-récepteur monté sur un support extérieur et asservi pour suivre le mouvement de la charge sous le chariot.
On peut encore utiliser, comme représenté schématiquement en figure 4, un moyen 56 monté sous le chariot 14 pour la détection et la mesure de la distance horizontale entre ce moyen et un câble ou une chaîne 12 de la suspension de la charge 10, cette distance étant proportionnelle au sinus de l'angle de ballant.
De façon générale, on peut utiliser dans le dispositif selon l'invention des capteurs d'un type quelconque pour la mesure d'un paramètre représentatif du ballant, pour autant que ces capteurs fournissent une image fidèle du ballant, l'interprétation de la mesure étant assurée par le filtre de Kalman à l'aide d'une relation prédéfinie entre cette mesure et le vecteur d'état [x, x', 0, O'] du système.
Lorsque le chariot 14 de déplacement de la charge 10 dans une direction donnée est lui-même porté par un support déplaçable dans une autre direction, ce qui est le cas des grues ou des ponts roulants, on prévoit un dispositif selon l'invention pour chaque direction de déplacement, les deux dispositifs utilisés fonctionnant alors simultanément et indépendamment l'un de 1 'autre.
Le dispositif selon l'invention est également utilisable dans le cas où le déplacement du chariot auquel est suspendue la charge est commandé par un opérateur tel qu'un grutier ou un pontonnier, qui ne définit pas a priori la position du chariot en fin de trajectoire, sa vitesse maximale de déplacement et son accélération maximale. Dans ce cas, l'opérateur donne une consigne de vitesse de déplacement du chariot, qui est traitée et modulée par le dispositif selon l'invention de façon à annuler le ballant de la charge sous le chariot.
Pour cela, la consigne de vitesse peut être traitée comme décrit plus haut au moyen d'un filtre-trou qui en supprime la composante fréquentielle correspondant à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge.
L'invention peut donc être utilisée aussi bien pour le transport automatique d'une charge sur une trajectoire que pour l'assistance d'un opérateur humain qui commande le transport de la charge.
Claims (17)
1. Procédé de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, tel qu'un chariot de grue, de portique ou de pont roulant, consistant à élaborer des consignes de position, de vitesse et d'accélération du support (14) sur une trajectoire, à mesurer la position du support, éventuellement sa vitesse, et un paramètre représentatif du ballant de la charge (10) au cours du déplacement du support, et à élaborer une commande de déplacement du support à partir des dites consignes et des valeurs mesurées, caractérisé en ce qu'il consiste également
- à calculer la fréquence du mouvement pendulaire de la charge (10) suspendue au support (14),
- à supprimer les composantes fréquentielles desdites consignes correspondant à cette fréquence pour obtenir de nouvelles consignes,
- à transformer la nouvelle consigne d'accélération en consigne de ballant théorique de la charge,
- à comparer les nouvelles consignes de position, de vitesse et de ballant théorique à des valeurs de position, de vitesse et de ballant obtenues à partir des valeurs mesurées, pour obtenir leurs écarts,
- et à élaborer la commande de déplacement du support à partir de ces écarts.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à supprimer la composante fréquentielle précitée uniquement dans la consigne de position pour obtenir une nouvelle consigne de position et à générer les nouvelles consignes de vitesse et d'accélération par dérivation de la nouvelle consigne de position.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la consigne de ballant théorique comprend des consignes d'angle de ballant et de vitesse de ballant, qui sont comparées à des valeurs estimées d'angle et de vitesse de ballant obtenues par application des valeurs mesurées à un modèle dynamique amorti du système constitué par le support motorisé (14) et la charge suspendue (10).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour l'obtention des valeurs estimées d'angle et de vitesse de ballant à un instant donné, on prend en compte les valeurs estimées à l'instant précédent, ainsi que la commande élaborée à l'instant précédent.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer la commande du support au moyen d'une loi linéaire du type proportionnelle-intégrale-dérivée sur la position du support et du type proportionnelle-dérivée sur l'angle de ballant.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite commande comprend également un terme d'anticipation d'accélération, constitué par la nouvelle consigne d'accélération.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la masse de la charge et/ou la longueur de la suspension, et à adapter à ces mesures des valeurs de paramètres et de gains ou coefficients utilisés dans les calculs et traitements précités permettant l'élaboration de la commande de déplacement du support.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour amortir le ballant de la charge en mode manuel assisté, il consiste à traiter de la façon précitée uniquement une consigne de vitesse donnée par un opérateur, aucune consigne de position n'étant fournie.
9. Dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé, tel qu'un chariot de grue, de portique ou de pont roulant, comprenant un générateur (20) de consignes de position, de vitesse et d'accélération du support (14) sur une trajectoire, des moyens (36, 38, 40) de mesure de la position du support, éventuellement de sa vitesse, et d'un paramètre représentatif du ballant de la charge, et des moyens (48) d'élaboration d'une commande de déplacement du support à partir desdites consignes et des valeurs mesurées, caractérisé en ce qu'il comprend également
- des moyens (22) de traitement des consignes, permettant d'en supprimer des composantes fréquentielles correspondant à la fréquence du mouvement pendulaire de la charge (10) suspendue au support (14) et d'obtenir ainsi de nouvelles consignes,
- des moyens (32) d'obtention d'une consigne de ballant théorique de la charge à partir de la nouvelle consigne d'accélération du support,
- des moyens (34) d'obtention des écarts entre les nouvelles consignes et des valeurs de position, de vitesse et de ballant obtenues à partir des valeurs mesurées, ces écarts étant appliqués aux moyens (48) d'élaboration d'une commande pour obtenir la commande de déplacement du support.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre "trou" (22) ou filtre à coupure de fréquence, ajusté sur la fréquence du mouvement pendulaire de la charge (10) et agencé en sortie du générateur de consignes (20).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le filtre "trou" (22) est relié en entrée uniquement à la sortie du générateur de consignes fournissant la consigne de position du support, et en sortie à l'entrée d'un filtre dérivateur (24) dont une première sortie fournit un signal correspondant au signal d'entrée et dont deux autre sorties (28, 30) fournissent les dérivées première et seconde du signal d'entrée.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la sortie du filtre dérivateur (24) fournissant la dérivée seconde du signal d'entrée est reliée à l'entrée d'un filtre (32) comprenant un modèle de pendule amorti, dont les sorties fournissent une consigne d'angle de ballant et une consigne de vitesse de ballant.
13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les moyens (36, 38, 40) de mesure de la position du support, éventuellement de sa vitesse, et du paramètre représentatif du ballant sont reliés aux entrées d'un filtre de Kalman (44) fournissant des valeurs estimées de la position du chariot, de sa vitesse, de l'angle et de la vitesse de ballant réels aux moyens d'élaboration de la commande.
14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que les moyens (48) d'élaboration d'une commande comprennent des moyens de combinaison linéaire de termes correspondant à l'écart de position du support, à l'intégrale et à la dérivée de cet écart, à l'écart d'angle de ballant et à sa dérivée.
15. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de la masse de la charge et/ou de la longueur de la suspension et des moyens de calcul utilisant ces mesures pour déterminer des valeurs adaptées de paramètres et de gains ou coefficients utilisés pour l'élaboration de la commande.
16. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que les moyens de mesure du ballant comprennent une paire de capteurs inertiels montés en parallèle sur la suspension de la charge (10) et constitués d'un gyromètre et d'un inclinomètre.
17. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que les moyens de mesure du ballant comprennent des moyens (50) d'émission et de réception d'un signal lumineux, montés sur le support (14) et associés à un réflecteur (52) monté sur la suspension de la charge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9305351A FR2704847A1 (fr) | 1993-05-05 | 1993-05-05 | Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9305351A FR2704847A1 (fr) | 1993-05-05 | 1993-05-05 | Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2704847A1 true FR2704847A1 (fr) | 1994-11-10 |
Family
ID=9446775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9305351A Pending FR2704847A1 (fr) | 1993-05-05 | 1993-05-05 | Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2704847A1 (fr) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0841294A2 (fr) * | 1996-11-08 | 1998-05-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dispositif de commande de la stabilisation pour une charge suspendue |
| US6442439B1 (en) * | 1999-06-24 | 2002-08-27 | Sandia Corporation | Pendulation control system and method for rotary boom cranes |
| WO2005049285A1 (fr) * | 2003-11-14 | 2005-06-02 | Siemens Technology-To-Business Center, Llc | Systemes et procedes pour reguler un dechargement |
| EP1958915A2 (fr) * | 2005-02-11 | 2008-08-20 | Isam Aktiengesellschaft | Dispositif de chargement et/ou déchargement d'une soute ou d'un espace de stockage et procédé de chargement et/ou déchargement d'une soute ou d'un espace de stockage |
| FR2926804A1 (fr) * | 2008-01-25 | 2009-07-31 | Saipem S A Sa | Dispositif de levage et deplacement d'un objet comprenant la mise en oeuvre d'une centrale inertielle |
| CN101024471B (zh) * | 2007-04-04 | 2012-06-27 | Abb（中国）有限公司 | 一种具有防摇功能的桥式起重机控制装置 |
| ITMI20131958A1 (it) * | 2013-11-25 | 2015-05-26 | Milano Politecnico | Dispositivo e procedimento per il controllo del pendolamento di un carico sospeso da un apparato di sollevamento |
| DE102015100669A1 (de) | 2014-01-30 | 2015-07-30 | Manitowoc Crane Group France | Anti-pendel-steuerverfahren mit einstellbarer unterstützung für den transport einer schwebenden last |
| EP3326957A1 (fr) * | 2016-11-23 | 2018-05-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Procédé de fonctionnement d'une grue |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3513007A1 (de) * | 1984-04-11 | 1985-12-19 | Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo | Verfahren und anordnung zur automatischen steuerung eines krans |
| WO1986002341A1 (fr) * | 1984-10-11 | 1986-04-24 | Bertin & Cie. | Procede et dispositif pour limiter le ballant d'une charge librement suspendue sous un support mobile |
| JPS62226317A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Hitachi Ltd | 機械振動抑制装置 |
| EP0394147A1 (fr) * | 1989-04-14 | 1990-10-24 | Reel S.A. | Dispositif de contrôle automatique de la position et des oscillations d'une charge suspendue durant son transfert au moyen d'un appareil de levage |
| US4997095A (en) * | 1989-04-20 | 1991-03-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Methods of and system for swing damping movement of suspended objects |
| DE4208717A1 (de) * | 1991-03-18 | 1992-10-22 | Kone Oy | Steuerungsverfahren fuer einen kran |
-
1993
- 1993-05-05 FR FR9305351A patent/FR2704847A1/fr active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3513007A1 (de) * | 1984-04-11 | 1985-12-19 | Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo | Verfahren und anordnung zur automatischen steuerung eines krans |
| WO1986002341A1 (fr) * | 1984-10-11 | 1986-04-24 | Bertin & Cie. | Procede et dispositif pour limiter le ballant d'une charge librement suspendue sous un support mobile |
| JPS62226317A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Hitachi Ltd | 機械振動抑制装置 |
| EP0394147A1 (fr) * | 1989-04-14 | 1990-10-24 | Reel S.A. | Dispositif de contrôle automatique de la position et des oscillations d'une charge suspendue durant son transfert au moyen d'un appareil de levage |
| US4997095A (en) * | 1989-04-20 | 1991-03-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Methods of and system for swing damping movement of suspended objects |
| DE4208717A1 (de) * | 1991-03-18 | 1992-10-22 | Kone Oy | Steuerungsverfahren fuer einen kran |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 93 (P - 680) 26 March 1988 (1988-03-26) * |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0841294A3 (fr) * | 1996-11-08 | 2000-01-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dispositif de commande de la stabilisation pour une charge suspendue |
| EP0841294A2 (fr) * | 1996-11-08 | 1998-05-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dispositif de commande de la stabilisation pour une charge suspendue |
| US6442439B1 (en) * | 1999-06-24 | 2002-08-27 | Sandia Corporation | Pendulation control system and method for rotary boom cranes |
| US7648036B2 (en) | 2003-11-14 | 2010-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Systems and methods for sway control |
| WO2005049285A1 (fr) * | 2003-11-14 | 2005-06-02 | Siemens Technology-To-Business Center, Llc | Systemes et procedes pour reguler un dechargement |
| US7289875B2 (en) | 2003-11-14 | 2007-10-30 | Siemens Technology-To-Business Center Llc | Systems and methods for sway control |
| EP1958915A3 (fr) * | 2005-02-11 | 2012-08-15 | Isam Aktiengesellschaft | Dispositif de chargement et/ou déchargement d'une soute ou d'un espace de stockage et procédé de chargement et/ou déchargement d'une soute ou d'un espace de stockage |
| EP1958915A2 (fr) * | 2005-02-11 | 2008-08-20 | Isam Aktiengesellschaft | Dispositif de chargement et/ou déchargement d'une soute ou d'un espace de stockage et procédé de chargement et/ou déchargement d'une soute ou d'un espace de stockage |
| CN101024471B (zh) * | 2007-04-04 | 2012-06-27 | Abb（中国）有限公司 | 一种具有防摇功能的桥式起重机控制装置 |
| WO2009095577A1 (fr) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Saipem S.A. | Dispositif de levage et deplacement d'un objet comprenant une centrale inertielle |
| FR2926804A1 (fr) * | 2008-01-25 | 2009-07-31 | Saipem S A Sa | Dispositif de levage et deplacement d'un objet comprenant la mise en oeuvre d'une centrale inertielle |
| CN105934401A (zh) * | 2013-11-25 | 2016-09-07 | 维纳缇有限公司 | 用于控制从起重装置悬吊的载荷的摆动的设备和方法 |
| WO2015074886A1 (fr) * | 2013-11-25 | 2015-05-28 | Vinati S.R.L. | Dispositif et procédé de commande d'un balancement d'une charge suspendue à un appareil de levage |
| ITMI20131958A1 (it) * | 2013-11-25 | 2015-05-26 | Milano Politecnico | Dispositivo e procedimento per il controllo del pendolamento di un carico sospeso da un apparato di sollevamento |
| US9919901B2 (en) | 2013-11-25 | 2018-03-20 | Vinati S.R.L. | Device and a process for controlling a swinging of a load suspended from a lifting apparatus |
| CN105934401B (zh) * | 2013-11-25 | 2019-04-02 | 维纳缇有限公司 | 用于控制从电动可滑动件悬吊载荷的摆动设备、工序和起重装置的控制装置 |
| DE102015100669A1 (de) | 2014-01-30 | 2015-07-30 | Manitowoc Crane Group France | Anti-pendel-steuerverfahren mit einstellbarer unterstützung für den transport einer schwebenden last |
| FR3016872A1 (fr) * | 2014-01-30 | 2015-07-31 | Manitowoc Crane Group France | Procede de commande anti-ballant a assistance reglable pour le transport d’une charge suspendue |
| CN104817016A (zh) * | 2014-01-30 | 2015-08-05 | 马尼托沃克起重机集团（法国）公司 | 可调整辅助悬挂负荷运输的防摇摆控制方法 |
| CN104817016B (zh) * | 2014-01-30 | 2018-01-09 | 马尼托沃克起重机集团（法国）公司 | 可调整辅助悬挂负荷运输的防摇摆控制方法 |
| EP3326957A1 (fr) * | 2016-11-23 | 2018-05-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Procédé de fonctionnement d'une grue |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2361216B1 (fr) | Dispositif de regulation du deplacement d'une charge suspendue a une grue | |
| EP2219988B1 (fr) | Dispositif et procede de regulation du deplacement d'une charge suspendue | |
| EP0578280B1 (fr) | Procédé de contrÔle de déplacement d'une charge pendulaire et dispositif pour sa mise en oeuvre | |
| CA2567209C (fr) | Systeme de commandes de vol electriques pour les gouvernes de profondeur d'un aeronef | |
| FR2704847A1 (fr) | Procédé et dispositif de limitation du ballant d'une charge suspendue à un support motorisé. | |
| FR2698344A1 (fr) | Dispositif de régulation du transfert d'une charge suspendue. | |
| FR3016872A1 (fr) | Procede de commande anti-ballant a assistance reglable pour le transport d’une charge suspendue | |
| EP0713474B1 (fr) | Procede de controle de balancement d'une charge pendulaire et dispositif de mise en oeuvre du procede | |
| EP0197989A1 (fr) | Procede et dispositif pour limiter le ballant d'une charge librement suspendue sous un support mobile | |
| EP0611211B1 (fr) | Système de contrôle et de commande de la vitesse de déplacement d'une charge pendulaire et appareil de levage comprenant un tel système | |
| EP0394147B1 (fr) | Dispositif de contrôle automatique de la position et des oscillations d'une charge suspendue durant son transfert au moyen d'un appareil de levage | |
| EP3571466B1 (fr) | Procédé et dispositif autonomes de détermination d'une assiette d'un véhicule automobile | |
| FR2538575A1 (fr) | Vehicule de chantier de type pivotant | |
| EP1310768A1 (fr) | Procédé et dispositif pour afficher un vecteur vitesse d'un aéronef | |
| FR2990027A1 (fr) | Procede d'estimation du tangage et du roulis et dispositif inertiel associe | |
| FR2461676A1 (fr) | Procede pour la commande automatique de la trajectoire du fardeau d'un engin de levage et dispositif pour sa mise en oeuvre | |
| FR3107367A1 (fr) | Mesure de fonction de transferts dans un système mécatronique | |
| FR2775678A1 (fr) | Procede de regulation de deplacement d'une charge suspendue | |
| FR3033907A1 (fr) | Procede et dispositif d'aide au pilotage d'un aeronef lors d'un vol parabolique. | |
| EP4255835A1 (fr) | Procédé et système de régulation de tension d'une bande de matériau caoutchoutique | |
| CH694502A5 (fr) | Dispositif de commande d'un variateur de vitesse de moteur d'engin de levage ayant une fonction anti-ballant. | |
| CA3193497A1 (fr) | Asservissement adaptatif d'un viseur optronique | |
| FR3130023A1 (fr) | Asservissement adaptatif d’un viseur optronique | |
| FR2823496A1 (fr) | Asservissement de la charge par rapport a la cabine de commande d'un portique de manutention portuaire | |
| FR2703347A1 (fr) | Dispositif de transfert d'une charge suspendue. |