JP2001261282A - クレーンの位置決め・振れ止め制御方法及びその装置 - Google Patents
クレーンの位置決め・振れ止め制御方法及びその装置Info
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- JP2001261282A JP2001261282A JP2000082817A JP2000082817A JP2001261282A JP 2001261282 A JP2001261282 A JP 2001261282A JP 2000082817 A JP2000082817 A JP 2000082817A JP 2000082817 A JP2000082817 A JP 2000082817A JP 2001261282 A JP2001261282 A JP 2001261282A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次抵抗方式クレーン位置決め・振れ止め制
御に、急激かつ頻繁な操作入力を緩和し、高次振動モー
ドの励起を防止し、機械寿命の観点からも好ましい操作
出力を出し得る制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 二次抵抗制御系による走行速度制御を行
なう吊荷運搬用クレーンを移動する際に、目標移動距離
に応じて、惰走開始タイミング及び終了タイミングを決
定する。惰走終了後に、目標軌道に沿うよう、クレーン
位置検出器１、吊荷振れ角度計２から出力されるクレー
ンの位置及び速度、並びに吊荷の振れ角度及び吊荷の振
れ角速度を状態変数とするクレーン吊荷系状態方程式に
基づき切り換え関数を設定し、切り換え関数の値の正負
に応じて、主回路接触器４を介してクレーン駆動電動機
の正転・逆転を切り換える。
御に、急激かつ頻繁な操作入力を緩和し、高次振動モー
ドの励起を防止し、機械寿命の観点からも好ましい操作
出力を出し得る制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 二次抵抗制御系による走行速度制御を行
なう吊荷運搬用クレーンを移動する際に、目標移動距離
に応じて、惰走開始タイミング及び終了タイミングを決
定する。惰走終了後に、目標軌道に沿うよう、クレーン
位置検出器１、吊荷振れ角度計２から出力されるクレー
ンの位置及び速度、並びに吊荷の振れ角度及び吊荷の振
れ角速度を状態変数とするクレーン吊荷系状態方程式に
基づき切り換え関数を設定し、切り換え関数の値の正負
に応じて、主回路接触器４を介してクレーン駆動電動機
の正転・逆転を切り換える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクレーンの位置決め
と振れ止め制御を同時に達成するクレーンの位置決め・
振れ止め制御方法及びその装置に関する。
と振れ止め制御を同時に達成するクレーンの位置決め・
振れ止め制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次抵抗方式のクレーンを自動化する際
の制御技術として、ファジイ制御方式( 特開平８−４０
６８８号公報）やスライディングモード制御を用いた、
モデル制御により、主回路の正逆及び二次抵抗ノッチの
切り換えにより、振れ止め・位置決めを高速，高精度に
行う制御方式が開発されている( 特開平１１−１３９７
６１号公報) 。
の制御技術として、ファジイ制御方式( 特開平８−４０
６８８号公報）やスライディングモード制御を用いた、
モデル制御により、主回路の正逆及び二次抵抗ノッチの
切り換えにより、振れ止め・位置決めを高速，高精度に
行う制御方式が開発されている( 特開平１１−１３９７
６１号公報) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、特開
平１１−１３９７６１号公報に記載のスライディングモ
ード制御により演算された結果で制御を行う場合、スラ
イディングモード特有の急激な操作入力により、二次以
上の振動モードが励起され、いわゆる二重振り子現象と
なり、図１に示すごとく、振れが止まらない状況が起こ
る。
平１１−１３９７６１号公報に記載のスライディングモ
ード制御により演算された結果で制御を行う場合、スラ
イディングモード特有の急激な操作入力により、二次以
上の振動モードが励起され、いわゆる二重振り子現象と
なり、図１に示すごとく、振れが止まらない状況が起こ
る。
【０００４】また、スライディングモード制御では、い
わゆるプラッギングが頻繁に使われるため、走行軸等に
かかるねじり応力も大きく、機械寿命の観点からみる
と、あまり好ましい制御とは言えない。
わゆるプラッギングが頻繁に使われるため、走行軸等に
かかるねじり応力も大きく、機械寿命の観点からみる
と、あまり好ましい制御とは言えない。
【０００５】従って、本発明の目的は、スライディング
モード制御の急激かつ頻繁な操作入力を緩和し、二次以
上の振動モードの励起を防ぐとともに、機械寿命の観点
からも好ましい操作出力を出し得る制御方法及び装置を
提供する事にある。
モード制御の急激かつ頻繁な操作入力を緩和し、二次以
上の振動モードの励起を防ぐとともに、機械寿命の観点
からも好ましい操作出力を出し得る制御方法及び装置を
提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達する本発明
は、二次抵抗制御系による走行速度制御を行なう吊荷運
搬用クレーンをある地点から別の地点まで移動する際の
停止位置及び吊荷の振れを制御する方法において、目標
移動距離に応じて惰走開始タイミング及び終了タイミン
グを決定し、惰走終了後にクレーンの位置を計測するク
レーン位置検出器から出力されるクレーン位置及び吊荷
の振れ角度を計測する吊荷振れ角度計から出力される吊
荷振れ角度、並びにクレーン位置及び吊荷振れ角度から
推定されるクレーン速度及び吊荷振れ角速度を状態変数
とするクレーン吊荷系の動的挙動を表わす状態方程式を
使用してスライディングモード制御法により目標軌道に
沿う切り換え関数を設定し、各制御時刻における該切り
換え関数の値の正負に応じて、クレーン駆動電動機の主
回路の正転・逆転を切り換える主回路接触器に対して切
り換え指令を出力する事を特徴とするクレーンの位置決
め・振れ止め制御方法及びその装置である。
は、二次抵抗制御系による走行速度制御を行なう吊荷運
搬用クレーンをある地点から別の地点まで移動する際の
停止位置及び吊荷の振れを制御する方法において、目標
移動距離に応じて惰走開始タイミング及び終了タイミン
グを決定し、惰走終了後にクレーンの位置を計測するク
レーン位置検出器から出力されるクレーン位置及び吊荷
の振れ角度を計測する吊荷振れ角度計から出力される吊
荷振れ角度、並びにクレーン位置及び吊荷振れ角度から
推定されるクレーン速度及び吊荷振れ角速度を状態変数
とするクレーン吊荷系の動的挙動を表わす状態方程式を
使用してスライディングモード制御法により目標軌道に
沿う切り換え関数を設定し、各制御時刻における該切り
換え関数の値の正負に応じて、クレーン駆動電動機の主
回路の正転・逆転を切り換える主回路接触器に対して切
り換え指令を出力する事を特徴とするクレーンの位置決
め・振れ止め制御方法及びその装置である。
【０００７】即ち課題を解決するために、本発明では惰
走制御とスライディングモード制御を使い、なおかつス
ライディングモード制御では、その出力を切り換え面か
らの距離等に応じて調整する制御を行う。つまり、特開
平１１−１３９７６１号公報のスライディングモード制
御では、減速開始から停止までの長い時間スライディン
グモード制御を行い、かつスライディングモード制御も
切り換え関数σ（ｘ）の「符号」により主回路の正逆を
切り換える方式だが、本発明では惰走制御と出力パルス
幅調整スライディングモード制御を組み合わせる事によ
り、スライディングモード制御時間を必要最小限の短い
時間にとどめた。これにより、スライディングモード特
有の急激な操作入力が緩和され、二次以上の振動モード
励起現象や過激なねじり応力を防止し、制御目的のため
に妥当な切り換えが可能となる。
走制御とスライディングモード制御を使い、なおかつス
ライディングモード制御では、その出力を切り換え面か
らの距離等に応じて調整する制御を行う。つまり、特開
平１１−１３９７６１号公報のスライディングモード制
御では、減速開始から停止までの長い時間スライディン
グモード制御を行い、かつスライディングモード制御も
切り換え関数σ（ｘ）の「符号」により主回路の正逆を
切り換える方式だが、本発明では惰走制御と出力パルス
幅調整スライディングモード制御を組み合わせる事によ
り、スライディングモード制御時間を必要最小限の短い
時間にとどめた。これにより、スライディングモード特
有の急激な操作入力が緩和され、二次以上の振動モード
励起現象や過激なねじり応力を防止し、制御目的のため
に妥当な切り換えが可能となる。
【０００８】また、切替面の特性はプラントの物理パラ
メータや外乱とは無関係なので、制御性能はクレーンの
吊荷重量やロープ長等の物理パラメータの変動や、外乱
の影響を受け難い。
メータや外乱とは無関係なので、制御性能はクレーンの
吊荷重量やロープ長等の物理パラメータの変動や、外乱
の影響を受け難い。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図２は、本発明のクレ
ーンの位置決め・振れ止め制御装置及び制御対象の全体
を示す略図である。図２において、本発明の装置は、誘
導無線やレーザ方式によるクレーンの位置検出器１から
出力されるクレーン位置信号（基準点からの距離L ＿no
w(t)及び吊荷の振れ角度θを検出する吊荷振れ角度計２
から出力される振れ角度信号を制御装置３に入力し、制
御装置３にて、以下に説明する出力調整機能付きスライ
ディングモード演算に基づき、正転逆転出力実施タイミ
ングを演算し、クレーンの走行方向を切り換える主回路
接触器４に出力し、クレーンの位置決め・振れ止め制御
を実現する。
て図面を用いて詳細に説明する。図２は、本発明のクレ
ーンの位置決め・振れ止め制御装置及び制御対象の全体
を示す略図である。図２において、本発明の装置は、誘
導無線やレーザ方式によるクレーンの位置検出器１から
出力されるクレーン位置信号（基準点からの距離L ＿no
w(t)及び吊荷の振れ角度θを検出する吊荷振れ角度計２
から出力される振れ角度信号を制御装置３に入力し、制
御装置３にて、以下に説明する出力調整機能付きスライ
ディングモード演算に基づき、正転逆転出力実施タイミ
ングを演算し、クレーンの走行方向を切り換える主回路
接触器４に出力し、クレーンの位置決め・振れ止め制御
を実現する。
【００１０】図３は図２に示す制御装置３の機能を示
す。本発明によれば、クレーンは始動開始後、その能力
に応じた最高可能速度まで、二次抵抗を切り換え徐々に
抵抗を減少しながら加速する。この際タイマにより二次
抵抗切り換えタイミングを定めており、この様な二次抵
抗の切替処理を加速・定速処理装置１１にて行う。続い
て、以下に示すタイミングにて惰走走行となり、その後
別のタイミングでスライディングモード制御となり目標
位置に停止する。以下に「惰走制御方式」及び「スライ
ディングモード制御方式」について順に詳細な説明を行
う。
す。本発明によれば、クレーンは始動開始後、その能力
に応じた最高可能速度まで、二次抵抗を切り換え徐々に
抵抗を減少しながら加速する。この際タイマにより二次
抵抗切り換えタイミングを定めており、この様な二次抵
抗の切替処理を加速・定速処理装置１１にて行う。続い
て、以下に示すタイミングにて惰走走行となり、その後
別のタイミングでスライディングモード制御となり目標
位置に停止する。以下に「惰走制御方式」及び「スライ
ディングモード制御方式」について順に詳細な説明を行
う。
【００１１】まず「惰走制御方式」を説明する。本発明
によれば、「惰走制御処理」は惰走制御処理装置１３に
より行われ、「惰走開始判定処理」及び「惰走完了判定
処理」とからなる。「惰走開始判定処理」はFrom-To 指
令より定まる目標走行距離TR＿aim を、モータを駆動し
てクレーンを走行させるモータ走行目標距離MR＿aim
と、主回路接触器４を開放してクレーンを惰性走行させ
る惰走走行目標距離FR＿aim とに分割し、クレーン移動
距離L ＿now(t)がモータ走行目標距離MR＿aim 以上にな
った時点において惰走制御へ切替を行う。以下にモータ
走行目標距離MR＿aim の算出方法を示す。惰走開始時点
におけるクレーンの到達速度V ＿ach が最大到達可能速
度V ＿max に達するまでは、クレーンの到達速度V ＿ac
h はモータ走行距離dis ＿run に比例して増加すると
し、その比例係数をchp ＿2 とする。また、惰走状態で
移動できる距離dis ＿off は、惰走開始時点での速度V
＿off に比例するものとし、その比例係数をchp ＿1 と
する。すると、惰走開始時点ではV ＿ach ＝V ＿off と
なるので、図４に示すように目標走行距離TR＿aim を1/
chp＿2 と1/ chp＿1 との比率で分割したものが、それ
ぞれモータ走行目標距離MR＿aim と惰走走行目標距離FR
＿aim となる。つまり、次式が成立すると惰走制御を開
始する。 L ＿now [t] ≧ MR ＿aim ただし、モータ走行目標距離MR＿aim は目標走行距離TR
＿aim より以下の様に算出するもし、 TR＿aim ＞ dis＿1 + dis ＿2 であれば、モータ走行目標距離MR＿aim を次式により決
定する。 MR＿aim ＝ TR ＿aim −dis ＿1 逆に、 TR＿aim ≦ dis＿1 + dis ＿2 であれば、モータ走行目標距離MR＿aim を次式により決
定する。 MR＿aim ＝ chp＿1/(chp＿1+chp ＿2)×TR＿aim ただし、 TR＿aim ：目標走行距離 TR＿aim ＝ MR ＿aim ＋FR＿aim MR＿aim ：モータ走行目標距離 FR＿aim ：惰走走行目標距離 dis ＿off ：惰走走行距離 V ＿off ：惰走開始速度 chp ＿1 ：惰走距離が惰走開始速度に比例するとした場
合の比例係数 従って、次式が成立する。 V ＿off ＝ chp＿1 × dis＿off dis ＿run ：モータ走行距離 V ＿ach ：距離dis ＿run 走行後の到達速度 chp ＿2 ：到達速度がモータ走行距離に比例するとした
場合の比例係数 従って、次式が成立する。 V ＿ach ＝ chp＿2 ×dis ＿run V ＿max ：最大到達可能走行速度 L ＿now [t] ：時刻t における走行距離( クレーン位置
検出器1 により計測) V ＿now [t] ：時刻t における走行速度(Observer によ
り算出) dis ＿1 ：最大惰走距離 dis ＿1=V ＿max/ch
p ＿1 dis ＿2 ：最大速度到達必要距離 dis ＿2= V＿max/ch
p ＿2 V ＿ch ：スライディングモード制御切替速度（任意設
定パラメータ） L ＿ch ：スライディングモード制御切替残存距離（任
意設定パラメータ） L ＿rem ：スライディングモード制御切替時点での目標
位置までの残存距離 α＿rem ＿d ：スライディングモード制御での指定減速
率（任意設定パラメータ） V ＿strt：スライディングモード制御開始直後の速度指
令 T ＿end ：スライディングモード制御での速度指令が零
になるまでの時間 次に「惰走完了判定処理」は、惰走開始後、クレーン速
度V ＿now [t] が任意設定パラメータであるスライディ
ングモード制御切替速度V ＿ch未満となるか、あるいは
目標走行距離TR＿aim までの残された距離が任意設定パ
ラメータであるスライディングモード制御切替残存距離
L ＿ch未満となった場合に、惰走走行を終了し、スライ
ディングモードへ切り替える。つまり、 ｜V ＿now [t] ｜＜V ＿ch または、 ｜TR＿aim −L ＿now [t] ｜＜ L ＿ch となったときに惰走走行を終了しスライディングモード
へ切り替える。
によれば、「惰走制御処理」は惰走制御処理装置１３に
より行われ、「惰走開始判定処理」及び「惰走完了判定
処理」とからなる。「惰走開始判定処理」はFrom-To 指
令より定まる目標走行距離TR＿aim を、モータを駆動し
てクレーンを走行させるモータ走行目標距離MR＿aim
と、主回路接触器４を開放してクレーンを惰性走行させ
る惰走走行目標距離FR＿aim とに分割し、クレーン移動
距離L ＿now(t)がモータ走行目標距離MR＿aim 以上にな
った時点において惰走制御へ切替を行う。以下にモータ
走行目標距離MR＿aim の算出方法を示す。惰走開始時点
におけるクレーンの到達速度V ＿ach が最大到達可能速
度V ＿max に達するまでは、クレーンの到達速度V ＿ac
h はモータ走行距離dis ＿run に比例して増加すると
し、その比例係数をchp ＿2 とする。また、惰走状態で
移動できる距離dis ＿off は、惰走開始時点での速度V
＿off に比例するものとし、その比例係数をchp ＿1 と
する。すると、惰走開始時点ではV ＿ach ＝V ＿off と
なるので、図４に示すように目標走行距離TR＿aim を1/
chp＿2 と1/ chp＿1 との比率で分割したものが、それ
ぞれモータ走行目標距離MR＿aim と惰走走行目標距離FR
＿aim となる。つまり、次式が成立すると惰走制御を開
始する。 L ＿now [t] ≧ MR ＿aim ただし、モータ走行目標距離MR＿aim は目標走行距離TR
＿aim より以下の様に算出するもし、 TR＿aim ＞ dis＿1 + dis ＿2 であれば、モータ走行目標距離MR＿aim を次式により決
定する。 MR＿aim ＝ TR ＿aim −dis ＿1 逆に、 TR＿aim ≦ dis＿1 + dis ＿2 であれば、モータ走行目標距離MR＿aim を次式により決
定する。 MR＿aim ＝ chp＿1/(chp＿1+chp ＿2)×TR＿aim ただし、 TR＿aim ：目標走行距離 TR＿aim ＝ MR ＿aim ＋FR＿aim MR＿aim ：モータ走行目標距離 FR＿aim ：惰走走行目標距離 dis ＿off ：惰走走行距離 V ＿off ：惰走開始速度 chp ＿1 ：惰走距離が惰走開始速度に比例するとした場
合の比例係数 従って、次式が成立する。 V ＿off ＝ chp＿1 × dis＿off dis ＿run ：モータ走行距離 V ＿ach ：距離dis ＿run 走行後の到達速度 chp ＿2 ：到達速度がモータ走行距離に比例するとした
場合の比例係数 従って、次式が成立する。 V ＿ach ＝ chp＿2 ×dis ＿run V ＿max ：最大到達可能走行速度 L ＿now [t] ：時刻t における走行距離( クレーン位置
検出器1 により計測) V ＿now [t] ：時刻t における走行速度(Observer によ
り算出) dis ＿1 ：最大惰走距離 dis ＿1=V ＿max/ch
p ＿1 dis ＿2 ：最大速度到達必要距離 dis ＿2= V＿max/ch
p ＿2 V ＿ch ：スライディングモード制御切替速度（任意設
定パラメータ） L ＿ch ：スライディングモード制御切替残存距離（任
意設定パラメータ） L ＿rem ：スライディングモード制御切替時点での目標
位置までの残存距離 α＿rem ＿d ：スライディングモード制御での指定減速
率（任意設定パラメータ） V ＿strt：スライディングモード制御開始直後の速度指
令 T ＿end ：スライディングモード制御での速度指令が零
になるまでの時間 次に「惰走完了判定処理」は、惰走開始後、クレーン速
度V ＿now [t] が任意設定パラメータであるスライディ
ングモード制御切替速度V ＿ch未満となるか、あるいは
目標走行距離TR＿aim までの残された距離が任意設定パ
ラメータであるスライディングモード制御切替残存距離
L ＿ch未満となった場合に、惰走走行を終了し、スライ
ディングモードへ切り替える。つまり、 ｜V ＿now [t] ｜＜V ＿ch または、 ｜TR＿aim −L ＿now [t] ｜＜ L ＿ch となったときに惰走走行を終了しスライディングモード
へ切り替える。
【００１２】続いて「スライディングモードコントロー
ル方式」を示す。本発明によれば、「スライディングモ
ードコントロール処理」は「スライディングモード制御
目標軌道生成処理」及び「正逆指令パルス生成処理」と
からなる。「スライディングモード制御目標軌道生成処
理」は「惰走制御処理」から惰走完了信号を受け、惰走
完了直後から始まるスライディングモード制御での目標
軌道を生成するものである。まずスライディングモード
制御に切り替わった時点での、目標位置までの残存距離
L ＿rem(= TR＿aim −L ＿now [t])を求め、残存距離L
＿rem を指定された減速率α＿rem ＿d にて移動する速
度目標を図５の様に定める。図５は速度目標を示すもの
で、スライディングモード制御開始直後の速度指令V ＿
strt及び速度指令が零となる時刻T ＿end は、残存距離
L ＿rem 及び減速率α＿rem ＿d から［数１］に基づい
て決定される。
ル方式」を示す。本発明によれば、「スライディングモ
ードコントロール処理」は「スライディングモード制御
目標軌道生成処理」及び「正逆指令パルス生成処理」と
からなる。「スライディングモード制御目標軌道生成処
理」は「惰走制御処理」から惰走完了信号を受け、惰走
完了直後から始まるスライディングモード制御での目標
軌道を生成するものである。まずスライディングモード
制御に切り替わった時点での、目標位置までの残存距離
L ＿rem(= TR＿aim −L ＿now [t])を求め、残存距離L
＿rem を指定された減速率α＿rem ＿d にて移動する速
度目標を図５の様に定める。図５は速度目標を示すもの
で、スライディングモード制御開始直後の速度指令V ＿
strt及び速度指令が零となる時刻T ＿end は、残存距離
L ＿rem 及び減速率α＿rem ＿d から［数１］に基づい
て決定される。
【数１】 従って、スライディングモード制御開始後の速度目標V
＿Ref ＿SMC(t)は、スライディングモード制御開始時点
での時刻ｔを零とすれば、［数２］で表される。
＿Ref ＿SMC(t)は、スライディングモード制御開始時点
での時刻ｔを零とすれば、［数２］で表される。
【数２】 目標軌道である位置制御目標位置Pos ＿Ref ＿SMC(t)は
速度目標V ＿aim ＿SMC(t)を時間に関し積分したもので
あるから［数３］で表される。
速度目標V ＿aim ＿SMC(t)を時間に関し積分したもので
あるから［数３］で表される。
【数３】
【００１３】次に「正逆指令パルス生成処理」を図６に
示す。本発明によれば、二次抵抗制御系による走行速度
制御を行う吊荷運搬用クレーンにおいて、位置検出器１
からのクレーンの位置信号及び吊荷振れ角度計２からの
吊下げ用ワイヤの振れ角度信号（ｘ2 とする）より、ク
レーン速度信号（ｘ3 とする）と振れ角速度信号（ｘ 4
とする) を例えば状態観測処理装置１２により算出す
る。そして、状態観測処理装置１２により算出されたク
レーン速度信号（ｘ3 ）及び振れ角速度信号（ｘ4 ) 、
並びにクレーン位置信号と目標位置信号の偏差である位
置偏差信号（ｘ1 とする）及び振れ角度信号（ｘ2 ）を
使用して、［数４］に示す切替関数σ（ｘ）を算出す
る。
示す。本発明によれば、二次抵抗制御系による走行速度
制御を行う吊荷運搬用クレーンにおいて、位置検出器１
からのクレーンの位置信号及び吊荷振れ角度計２からの
吊下げ用ワイヤの振れ角度信号（ｘ2 とする）より、ク
レーン速度信号（ｘ3 とする）と振れ角速度信号（ｘ 4
とする) を例えば状態観測処理装置１２により算出す
る。そして、状態観測処理装置１２により算出されたク
レーン速度信号（ｘ3 ）及び振れ角速度信号（ｘ4 ) 、
並びにクレーン位置信号と目標位置信号の偏差である位
置偏差信号（ｘ1 とする）及び振れ角度信号（ｘ2 ）を
使用して、［数４］に示す切替関数σ（ｘ）を算出す
る。
【数４】 ここで、ｓは以下の様に定める。クレーン・吊荷系の動
的挙動を表わす状態方程式は［数５］で表す。
的挙動を表わす状態方程式は［数５］で表す。
【数５】 また、このシステムの状態軌道が切替面σ（ｘ）上に拘
束された時は［数６］が成立する。
束された時は［数６］が成立する。
【数６】 ［数５］と［数６］から、［数７］が成立する。
【数７】 よって、［数８］の固有値が、目標とする制御応答とな
るようｓを決めてやればよい。
るようｓを決めてやればよい。
【数８】 こうして定められたｓを用いて、［数９］の値を計算す
る。
る。
【数９】 そして、σ（ｘ）が正ならば正転可能フラグを立て、σ
（ｘ）が負ならば逆転可能フラグを立てる。ここで、出
力パルス幅調整処理装置２３はタイマ時間Ｔ1 の間オン
で、タイマ時間Ｔ2 の間オフとなる信号を繰り返し出力
する回路( フリッカ回路) である。また、タイマ時間Ｔ
1 及びＴ2 はσ（ｘ）の値に応じて変更するものとす
る。即ち、もしσ（ｘ）の絶対値｜σ（ｘ）｜が、設定
パラメータσs より大きければオフ時間Ｔ2 に対するオ
ン時間Ｔ1 の比率を大きくし、σs より小さければれば
オフ時間Ｔ2 に対するオン時間Ｔ1 の比率を小さくす
る。そして、フリッカ回路の出力がオン、かつ正転可能
フラグ成立時（σ（ｘ）＞０）の場合にのみ主回路正逆
切り換え接触器４に対し正転指令を出力する。また、フ
リッカ回路出力がオンかつ逆転可能フラグ成立時（σ
（ｘ）＜０）のみ主回路接触器４に対し逆転指令を出力
する事により、過剰な出力指令を抑制でき、良好な制御
性能を得る。
（ｘ）が負ならば逆転可能フラグを立てる。ここで、出
力パルス幅調整処理装置２３はタイマ時間Ｔ1 の間オン
で、タイマ時間Ｔ2 の間オフとなる信号を繰り返し出力
する回路( フリッカ回路) である。また、タイマ時間Ｔ
1 及びＴ2 はσ（ｘ）の値に応じて変更するものとす
る。即ち、もしσ（ｘ）の絶対値｜σ（ｘ）｜が、設定
パラメータσs より大きければオフ時間Ｔ2 に対するオ
ン時間Ｔ1 の比率を大きくし、σs より小さければれば
オフ時間Ｔ2 に対するオン時間Ｔ1 の比率を小さくす
る。そして、フリッカ回路の出力がオン、かつ正転可能
フラグ成立時（σ（ｘ）＞０）の場合にのみ主回路正逆
切り換え接触器４に対し正転指令を出力する。また、フ
リッカ回路出力がオンかつ逆転可能フラグ成立時（σ
（ｘ）＜０）のみ主回路接触器４に対し逆転指令を出力
する事により、過剰な出力指令を抑制でき、良好な制御
性能を得る。
【００１４】本発明に係る「惰走制御処理」及び「正逆
指令パルス生成処理」等により、主回路接触器４に正逆
指令を与えて制御を実施した場合の実機クレーンの挙動
を図７に示す。この図から指令パルスの数が図１に比べ
大幅に減少し、良好な制御が行われている事が判る。ま
た、惰走制御の効果として、惰走制御時には吊荷の振れ
がかなり収まっている事が判る。これは、惰走時には、
閉ループ系を構成している時に存在する位置信号や速度
信号からのフィードバックループが完全に切れた状態と
なり、制御対象である吊り荷本来の振動減衰特性が表れ
ることによる。
指令パルス生成処理」等により、主回路接触器４に正逆
指令を与えて制御を実施した場合の実機クレーンの挙動
を図７に示す。この図から指令パルスの数が図１に比べ
大幅に減少し、良好な制御が行われている事が判る。ま
た、惰走制御の効果として、惰走制御時には吊荷の振れ
がかなり収まっている事が判る。これは、惰走時には、
閉ループ系を構成している時に存在する位置信号や速度
信号からのフィードバックループが完全に切れた状態と
なり、制御対象である吊り荷本来の振動減衰特性が表れ
ることによる。
【００１５】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、スライディ
ングモード制御を用いてクレーンの振れ止め制御を行う
場合、スライディングモード制御特有の頻繁な操作入力
に起因する不要な高次振動発生や走行軸にかかる過大な
ねじり応力を使用上問題ないレベルまで緩和し、安定的
に使用する上で必須の性能をもたらす点で極めて有用で
ある。
ングモード制御を用いてクレーンの振れ止め制御を行う
場合、スライディングモード制御特有の頻繁な操作入力
に起因する不要な高次振動発生や走行軸にかかる過大な
ねじり応力を使用上問題ないレベルまで緩和し、安定的
に使用する上で必須の性能をもたらす点で極めて有用で
ある。
【図１】本発明を適用せず、単純にスライディングモー
ド制御を適用した場合に、発生する可能性のある、２次
以上の振動モードが励起され振動が収まらない状況を示
すタイムチャートである。
ド制御を適用した場合に、発生する可能性のある、２次
以上の振動モードが励起され振動が収まらない状況を示
すタイムチャートである。
【図２】本発明の一実施形態の振れ止め制御装置（コン
トローラ）３、操作端４、５及び制御対象（吊り荷）の
組み合わせを示すブロック図である。
トローラ）３、操作端４、５及び制御対象（吊り荷）の
組み合わせを示すブロック図である。
【図３】図２に示す制御装置３の機能構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】図４に示す惰走制御処理を説明するための図面
である。
である。
【図５】図３に示すスライディングモード制御処理にお
ける「スライディングモード制御目標軌道生成処理」を
示す図面である。
ける「スライディングモード制御目標軌道生成処理」を
示す図面である。
【図６】図３に示すスライディングモード制御処理にお
ける「正逆指令パルス生成処理」を示すブロック図であ
る。
ける「正逆指令パルス生成処理」を示すブロック図であ
る。
【図７】本発明による振れ止め及び位置決め制御の結果
を示すタイムチャートである。
を示すタイムチャートである。
１…クレーン位置検出器 ２…吊荷振れ角度計 ３…制御装置 ４…主回路接触器 ５…二次抵抗及び切替接触器 １１…加速・定速処理装置 １２…状態観測処理装置 １３…惰走制御処理装置 １４…スライディングモード制御処理装置 １５…主回路接触器切替処理装置 １６…二次抵抗切替処理装置 ２１…スライディングモード制御目標軌道生成処理装置 ２２…切替関数算出処理装置 ２３…出力パルス幅調整処理装置
Claims (3)
- 【請求項１】 二次抵抗制御系による走行速度制御を行
なう吊荷運搬用クレーンをある地点から別の地点まで移
動する際の、停止位置及び吊荷の振れを制御する方法に
おいて、 目標移動距離に応じて、惰走開始タイミング及び終了タ
イミングを決定する段階と、 惰走終了後に、クレーンの位置を計測するクレーン位置
検出器から出力されるクレーン位置、吊荷の振れ角度を
計測する吊荷振れ角度計から出力される吊荷振れ角度、
並びに該クレーン位置及び該吊荷振れ角度に基づいて推
定されるクレーン速度及び吊荷の振れ角速度を状態変数
とするクレーン吊荷系の動的挙動を表わす状態方程式に
基づいてスライディングモード制御法により目標軌道に
沿う切り換え関数を設定する段階と、 各制御時刻における該切り換え関数の値の正負に応じ
て、クレーン駆動電動機の主回路の正転・逆転を切り換
える主回路接触器に対して切り換え指令を出力する段階
を具備することを特徴とするクレーンの位置決め・振れ
止め制御方法。 - 【請求項２】 前記切り換え関数の値に応じて前記主回
路接触器のオン時間幅を調整する請求項１に記載のクレ
ーンの位置決め・振れ止め制御方法。 - 【請求項３】 二次抵抗制御系による走行速度制御を行
なう吊荷運搬用クレーンをある地点から別の地点まで移
動する際の、停止位置及び吊荷の振れを制御するクレー
ンの位置決め・振れ止め制御装置において、 クレーンの位置を計測するクレーン位置検出器と、 吊荷の振れ角度を計測する吊荷振れ角度計と、 目標移動距離を入力して、惰走開始タイミング及び惰走
終了タイミングを決定する惰走制御処理装置と、 前記惰走制御処理装置で決定された惰走終了タイミング
から停止までの目標軌道を決定し、惰走終了タイミング
に、前記クレーン位置検出器から出力されるクレーン位
置及び前記吊荷振れ角度計から出力される吊荷振れ角
度、並びに該クレーン位置及び該吊荷振れ角度から推定
されるクレーン速度及び吊荷振れ角速度を状態変数とす
るクレーン吊荷系の動的挙動を表わす状態方程式と前記
目標軌道とからスライディングモード制御法により設定
した各制御時刻における切り換え関数の値の正負に応じ
て、クレーン駆動電動機の主回路の正転・逆転を切り換
えるタイミングを算出し、該算出結果と、前記切り換え
関数の値に応じてクレーン駆動電動機の主回路の正転・
逆転を切り換える主回路接触器のオン時間幅を調整する
スライディングモード制御処理装置と、を具備するクレ
ーンの位置決め・振れ止め制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000082817A JP2001261282A (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | クレーンの位置決め・振れ止め制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000082817A JP2001261282A (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | クレーンの位置決め・振れ止め制御方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001261282A true JP2001261282A (ja) | 2001-09-26 |
Family
ID=18599566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000082817A Withdrawn JP2001261282A (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | クレーンの位置決め・振れ止め制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001261282A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-03-23 JP JP2000082817A patent/JP2001261282A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |