JP2022044142A - クレーンの旋回振れ止め装置およびこれを備えたクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】吊荷の弦振動の影響を抑制しながら吊荷の旋回振れを安定して収束させることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置およびクレーンを提供する。【解決手段】旋回振れ止め装置７０は、制御量演算部７００Ｆと、制御ゲイン設定部７２６と、フィルタ処理部７００Ｈと、目標速度演算部７２７とを有する。制御量演算部７００Ｆは、旋回動作が停止すると吊荷変位、吊荷速度、ジブ１８の先端部の旋回変位、ジブ１８の先端部の旋回速度、旋回体１２の旋回角の５つの状態量を演算する。制御ゲイン設定部７２６は、所定の状態方程式から各状態量に対応する５つの制御ゲインを設定する。フィルタ処理部７００Ｈは、吊荷変位および吊荷速度に対して主巻ロープ５０の弦振動の影響を除去するフィルタ処理を実行する。目標速度演算部７２７は、５つの状態量および５つの制御ゲインから吊荷の振れを抑えるための旋回速度を演算する。【選択図】図２

Description

本発明は、クレーンの旋回振れ止め装置およびこれを備えたクレーンに関する。

従来、移動式クレーンとして、下部走行体と、上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能なように下部走行体に支持された上部旋回体と、ブームやジブなどの起伏体と、を備えたものが知られている。起伏体は、水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように上部旋回体の前部に取り付けられている。また、起伏体の先端部から垂下された吊荷ロープにはフックが装着されており、当該フックに吊荷が接続されることで、吊荷が吊り上げられる。このように吊荷が吊り上げられた状態で、上部旋回体が旋回すると、吊荷を旋回方向に移動させることができる。

特許文献１には、伸縮ブームを有するクレーンにおいて、上部旋回体の旋回停止時に吊荷の振れ（旋回振れ）が発生している場合には、ブームの先端部を吊荷の鉛直上方の位置に移動させるように、上部旋回体の旋回動作を制御する技術が開示されている。ブームの先端部が吊荷に追従するように移動することで、やがて吊荷の振れが収束する。

特許第５０８７２５１号公報

特許文献１に記載された技術では、上部旋回体の旋回動作によって吊荷の旋回振れを収束させようとした場合、ブームの先端部を吊荷の鉛直上方の位置に合わせることが難しく、吊荷の振れが収束しにくいという問題があった。具体的に、吊荷が吊り上げられている場合、吊荷の荷重によって吊荷ロープの両端に張力が掛かるためブームの先端部と吊荷との間において吊荷ロープに弦振動が発生しやすくなる。この結果、ブームの先端部に対する吊荷の相対的な位置が不規則に変動するため、ブームの先端部を吊荷の鉛直上方の位置に合わせることが難しくなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吊荷の弦振動の影響を抑制しながらクレーンの旋回動作によって生じる吊荷の旋回振れを安定して収束させることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置およびクレーンを提供することにある。

本発明の一局面に係るクレーンの旋回振れ止め装置は、下部本体と、前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持され、起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、を有するクレーンに搭載され、前記上部本体の旋回動作停止後に前記吊荷ロープに接続された前記吊荷が前記起伏体先端部を支点として振れる現象である吊荷の旋回振れを抑えることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置であって、前記起伏体基端部と前記起伏体先端部とを結ぶ方向である起伏体長手方向における当該起伏体の長さに対応する情報である起伏体長さ情報を取得し出力する起伏体長さ情報取得部と、前記上部本体の前記旋回中心軸回りの旋回角を検出および出力する旋回角検出部と、前記回転中心軸回りの前記起伏体の起伏角を検出および出力する起伏角検出部と、前記起伏体先端部の前記旋回方向における変位である起伏体先端部変位を検出および出力する起伏体変位検出部と、前記起伏体先端部の前記旋回方向における速度である起伏体先端部速度を検出および出力する起伏体速度検出部と、前記起伏体先端部に対する前記吊荷の変位である吊荷変位を検出するとともに当該吊荷変位に対応する信号を出力する吊荷変位検出部と、前記起伏体先端部に対する前記吊荷変位の単位時間あたりの変化量である吊荷速度を検出するとともに当該吊荷速度に対応する信号を出力する吊荷速度検出部と、前記起伏体先端部と前記吊荷との間の前記吊荷ロープの長さに対応する情報であるロープ長さ情報を取得し出力するロープ長さ情報取得部と、前記吊荷の重量に関する情報である吊荷重量情報を取得し出力する吊荷重量情報取得部と、前記旋回用操作部が前記旋回用位置に設定されることに応じて前記旋回駆動部が前記上部本体を所定の旋回方向に旋回させたのち、前記旋回用操作部、前記起伏用操作部および前記昇降用操作部のすべての操作部が前記中立位置にそれぞれ設定されることで成立する旋回振れ止め制御開始条件が満たされているか否かを判断する制御開始条件判断部と、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記吊荷の前記旋回方向における変位である吊荷旋回方向変位、前記吊荷の前記旋回方向における速度である吊荷旋回方向速度、前記起伏体先端部変位、前記起伏体先端部速度、前記旋回角を含む複数の第１状態量について、所定の目標位置において前記吊荷を前記旋回方向において静止させるための第１目標状態量をそれぞれ設定する目標状態量設定部と、前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって前記上部本体の旋回速度を変数とする状態方程式に基づいて、前記複数の第１状態量にそれぞれ対応する複数の第１制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、前記起伏体先端部と前記吊荷との間において生じる前記吊荷ロープの弦振動における固有振動数に基づいてフィルタ特性を設定するフィルタ特性設定部と、前記吊荷変位検出部から出力された前記吊荷変位に対応する信号および前記吊荷速度検出部から出力された前記吊荷速度に対応する信号のそれぞれの信号に対して、前記フィルタ特性設定部によって設定された前記フィルタ特性に基づいて前記吊荷の弦振動の前記固有振動数に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理を実行するフィルタ処理部であって、前記フィルタ処理を受けた前記吊荷変位に対応する信号によって構成される被処理吊荷変位と、前記フィルタ処理を受けた前記吊荷速度に対応する信号によって構成される被処理吊荷速度と、をそれぞれ出力するフィルタ処理部と、前記起伏体長さ情報取得部から出力された前記起伏体長さ情報と、前記旋回角検出部から出力された前記旋回角と、前記起伏角検出部から出力された前記起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷変位と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の第１状態量の前記第１目標状態量とに基づいて、前記複数の第１状態量の現在値をそれぞれ演算する状態量演算部と、前記制御ゲイン設定部によって設定された前記複数の第１制御ゲインと、前記状態量演算部によって演算された前記複数の第１状態量の現在値とから、前記旋回速度の目標値である旋回目標速度を演算する目標速度演算部と、前記上部本体の旋回速度が前記目標速度演算部によって演算された前記旋回目標速度となるように、前記旋回駆動部に対して前記旋回目標速度に対応する指令情報を出力する指令情報出力部と、を備える。

本構成によれば、フィルタ特性設定部が起伏体先端部と吊荷との間において生じる吊荷ロープの弦振動における固有振動数に基づいてフィルタ特性を設定し、フィルタ処理部が吊荷変位検出部から出力された吊荷変位に対応する信号および吊荷速度検出部から出力された吊荷速度に対応する信号のそれぞれの信号に対して前記フィルタ特性に基づいてフィルタ処理を施すため、検出される吊荷変位および吊荷速度から吊荷の弦振動の影響を取り除くことができる。そして、状態量演算部が前記フィルタ処理後の吊荷変位および吊荷速度に基づいて複数の第１状態量を演算し、旋回目標速度演算部が前記演算された複数の第１状態量と制御ゲイン設定部によって設定された複数の第１制御ゲインとに基づいて旋回体の旋回目標速度を設定することができる。この結果、吊荷の弦振動の影響を抑えつつ、上部本体の旋回動作によって吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

上記の構成において、制御ゲイン設定部が前記複数の第１制御ゲインを設定するための前記状態方程式は、前記起伏体の弾性変形に対応する項を含むように設定されていることが望ましい。

本構成によれば、旋回動作によって起伏体に付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によって起伏体に撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

上記の構成において、前記目標状態量設定部は、前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記クレーンの平面視において前記起伏体が弾性変形していないと仮定した場合における前記起伏体先端部の鉛直下方の位置を前記目標位置として前記旋回角、前記起伏体先端部変位および前記吊荷旋回方向変位の前記第１目標状態量をそれぞれ設定し、更に、前記吊荷旋回方向速度および前記起伏体先端部速度の前記第１目標状態量をそれぞれゼロに設定することが望ましい。

本構成によれば、旋回振れ止め制御開始条件が満たされた時点での起伏体先端部の位置を基準として、吊荷の旋回振れを収束させるための目標位置が設定されるため、常に起伏体先端部を吊荷の上方の位置に移動させるように上部本体の旋回動作を制御する他の旋回振れ止め装置のように起伏体先端部が吊荷の動きに後追いし旋回方向の切換えが頻繁に行われることがなく、最終的な目標位置に応じた旋回動作の制御によって吊荷の振れを早期に収束させることができる。

上記の構成において、前記制御ゲイン設定部は、前記複数の第１状態量と前記旋回速度とを含む重み付き和の時間に対する積分値が最も小さくなるように前記複数の第１制御ゲインを設定することが望ましい。

本構成によれば、吊荷の旋回振れを早期に収束させるための複数の第１制御ゲインを短時間で設定することができる。

上記の構成において、前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記上部本体の旋回動作の半径方向における前記吊荷の変位である吊荷半径方向変位、前記吊荷の前記半径方向における速度である吊荷半径方向速度、前記起伏角を含む複数の第２状態量について、前記吊荷を更に前記半径方向において静止させるための第２目標状態量をそれぞれ設定し、前記制御ゲイン設定部は、前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって前記起伏体の前記起伏角を変数とする第２状態方程式に基づいて、前記複数の第２状態量にそれぞれ対応する複数の第２制御ゲインを設定し、前記状態量演算部は、前記起伏体長さ情報取得部から出力された前記起伏体長さ情報と、前記起伏角検出部から出力された前記起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷変位と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の第２状態量の前記第２目標状態量とに基づいて、前記複数の第２状態量の現在値を更に演算し、目標速度演算部は、前記制御ゲイン設定部によって設定された前記複数の第２制御ゲインと、前記状態量演算部によって演算された前記複数の第２状態量の現在値とから、前記起伏体の起伏における角速度の目標値である起伏目標角速度を演算し、指令情報出力部は、前記起伏体の起伏における角速度が前記目標速度演算部によって演算された前記起伏目標角速度となるように、前記起伏体駆動部に対して前記起伏目標角速度に対応する指令情報を出力することが望ましい。

本構成によれば、吊荷の旋回方向における振れを収束させることに加えて、吊荷の弦振動の影響を抑えつつ起伏体の起伏動作によって吊荷の半径方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

また、本発明の他の局面に係るクレーンは、下部本体と、前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持された起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、上記の何れか１に記載のクレーンの旋回振れ止め装置と、を備える。

本構成によれば、クレーンにおいて、吊荷の弦振動の影響を抑えつつ上部本体の旋回動作によって吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

本発明によれば、吊荷の弦振動の影響を抑制しながらクレーンの旋回動作によって生じる吊荷の旋回振れを安定して収束させることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置およびクレーンが提供される。

本発明の第１実施形態に係るクレーンの側面図である。 本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御を説明するための模式的な平面図である。 本発明の第１実施形態に係るクレーンの旋回振れ止め制御のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るクレーンの側面図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンにおける吊荷の旋回方向の振れ止め制御を説明するためのモデル図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンにおける吊荷の旋回方向の振れ止め制御を説明するためのモデル図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンにおける吊荷の半径方向の振れ止め制御を説明するためのモデル図である。 本発明の各実施形態に係るクレーンの振れ止め制御のフィルタ特性を示すグラフである。 本発明の各実施形態に係るクレーンの振れ止め制御のフィルタ特性を示すグラフである。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るクレーン１０の側面図である。なお、図１には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係るクレーン１０の構造および組立方法を説明するために便宜上示すものであり、本発明に係るクレーンの移動方向や使用態様などを限定するものではない。

クレーン１０は、走行体１４（下部本体）と、走行体１４に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された旋回体１２（上部本体）と、ブーム１６（起伏体）と、ジブ１８（起伏体）と、マスト２０と、を備える。また、旋回体１２の後部には、クレーン１０のバランスを調整するためのカウンタウエイト１３が積載されている。また、旋回体１２の前端部には、キャブ１５が備えられている。キャブ１５は、クレーン１０の運転席に相当する。

図１に示されるブーム１６は、いわゆるラチス型であり、下部ブーム１６Ａ（起伏体基端部）と、一または複数（図例では３個）の中間ブーム１６Ｂ，１６Ｃ、１６Ｄと、上部ブーム１６Ｅ（前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部）とから構成される。具体的に、下部ブーム１６Ａは、旋回体１２の前部に水平な回転中心軸（第１回転中心軸）回りに起伏方向に回動可能となるように支持される。中間ブーム１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄは、その順に下部ブーム１６Ａの先端側に着脱可能に継ぎ足される。上部ブーム１６Ｅは中間ブーム１６Ｄの先端側に着脱可能に継ぎ足される。下部ブーム１６Ａは、その下端部に備えられたブームフットピン１６Ｓにおいて旋回体１２に回動可能に軸支される。

また、ブーム１６は、アイドラシーブ３４Ｓ、３６Ｓを有する。アイドラシーブ３４Ｓ、３６Ｓは、下部ブーム１６Ａの基端部の後側面にそれぞれ回転可能に支持されている。

ただし、本発明ではブームの具体的な構造は限定されない。例えば、当該ブームは、中間部材がないものでもよく、また、上記とは中間部材の数が異なるものでもよい。更に、ブームは、単一の部材で構成されたものでもよい。

ジブ１８は、ブーム１６の先端部（ブーム先端部、上部ブーム１６Ｅ）にブーム１６の回転中心軸と平行な回転中心軸（第２回転中心軸）回りに起伏方向に回動可能に支持されたジブ基端部と、当該ジブ基端部とは反対のジブ先端部とを有する。当該ジブ先端部から後記の主巻ロープ５０が垂下され吊荷に接続される。なお、ジブ１８も、ブーム１６と同様にその具体的な構造は限定されない。

マスト２０は、基端及び回動端を有し、その基端が旋回体１２に回動可能に連結される。マスト２０の回動軸は、ブーム１６の回動軸と平行でかつ当該ブーム１６の回動軸のすぐ後方に位置している。すなわち、このマスト２０はブーム１６の起伏方向と同方向に回動可能である。

更に、クレーン１０は、左右一対のブームバックストップ２３と、左右一対のブーム用ガイライン２４と、を備える。

左右一対のブームバックストップ２３はブーム１６の下部ブーム１６Ａの左右両側部に設けられる。これらのブームバックストップ２３は、ブーム１６が図１に示される起立姿勢まで到達した時点で、旋回体１２の前後方向の中央部に当接する。この当接によって、ブーム１６が強風等で後方に煽られることが規制される。

左右一対のブーム用ガイライン２４は、マスト２０の回動端をブーム１６の先端部に連結する。この連結は、マスト２０の回動とブーム１６の回動とを連携させる。

更に、クレーン１０は、リヤストラット２１と、フロントストラット２２と、左右一対のストラットバックストップ２５および左右一対のガイライン２６と、左右一対のジブ用ガイライン２８と、を備える。

リヤストラット２１は、ブーム１６の先端部に回動可能に軸支される。リヤストラット２１は、上部ブーム１６Ｅの先端からブーム起立側（図１では左側）に張り出す姿勢で保持される。この姿勢を保持する手段として、リヤストラット２１とブーム１６との間に左右一対のストラットバックストップ２５及び左右一対のガイライン２６が介在する。ストラットバックストップ２５は、中間ブーム１６Ｄとリヤストラット２１の中間部位との間に介在し、リヤストラット２１を下から支える。ガイライン２６は、リヤストラット２１の先端部とブーム１６の下部ブーム１６Ａとを接続するように張設され、その張力によってリヤストラット２１の位置を規制する。換言すれば、左右一対のストラットバックストップ２５及び左右一対のガイライン２６は、クレーン１０の使用状態において、ブーム１６に対するリヤストラット２１の相対的な回動を規制する。なお、リヤストラット２１は、シーブブロック４７、リヤストラットアイドラシーブ５２、６２を有する。シーブブロック４７は、リヤストラット２１の回動端部に配置され、幅方向に配列された複数のシーブを含む。リヤストラットアイドラシーブ５２、６２は、リヤストラット２１の長手方向の中央部よりも基端部側に位置する部分に配置され、それぞれ幅方向に配列された複数のシーブを含む。

フロントストラット２２は、ジブ１８の後方に配置されており、ジブ１８と連動して回動するようにブーム１６の先端部（上部ブーム１６Ｅ）に回動可能に軸支されている。詳しくは、このフロントストラット２２の先端部とジブ１８の先端部とを連結するように左右一対のジブ用ガイライン２８が張設される。従って、このフロントストラット２２の回動駆動によって、ジブ１８もフロントストラット２２と一体的に回動駆動される。なお、前述のリヤストラット２１は、図１に示すようにフロントストラット２２の後側に配置され、フロントストラット２２との間で略二等辺三角形形状を形成する。なお、フロントストラット２２は、シーブブロック４８と、フロントストラットアイドラシーブ５３、６３と、を有する。シーブブロック４８は、フロントストラット２２の回動端部に配置され、幅方向に配列された複数のシーブを含む。フロントストラットアイドラシーブ５３、６３は、フロントストラット２２の長手方向の中央部よりも基端部側に位置する部分に配置され、それぞれ幅方向に配列された複数のシーブを含む。

また、クレーン１０は、各種ウインチを更に備える。具体的には、クレーン１０は、ブーム１６を起伏させるためのブーム起伏用ウインチ３０と、ジブ１８を起伏させるためのジブ起伏用ウインチ３２と、吊荷の巻上げ及び巻下げを行うための主巻用ウインチ３４及び補巻用ウインチ３６とを備える。また、クレーン１０は、ブーム起伏用ロープ３８と、ジブ起伏用ロープ４４と、ジブ１８の先端部から垂下され吊荷に接続される主巻ロープ５０（吊荷ロープ）と、補巻ロープ６０と、を備える。本実施形態に係るクレーン１０では、ジブ起伏用ウインチ３２、主巻用ウインチ３４および補巻用ウインチ３６がブーム１６の基端近傍部位に据え付けられる。また、ブーム起伏用ウインチ３０が旋回体１２に据え付けられる。これらのウインチ３０、３２、３４、３６の位置は、上記に限定されるものではない。

ブーム起伏用ウインチ３０は、ブーム起伏用ロープ３８の巻き取り及び繰り出しを行う。そして、この巻き取り及び繰り出しによりマスト２０が回動するようにブーム起伏用ロープ３８が配索される。具体的には、マスト２０の回動端部及び旋回体１２の後端部にはそれぞれ複数のシーブが幅方向に配列されたシーブブロック４０，４２が設けられ、ブーム起伏用ウインチ３０から引き出されたブーム起伏用ロープ３８がシーブブロック４０，４２間に掛け渡される。従って、ブーム起伏用ウインチ３０がブーム起伏用ロープ３８の巻き取りや繰り出しを行うことにより、両シーブブロック４０，４２間の距離が変化し、これによってマスト２０さらにはこれと連動するブーム１６が起伏方向に回動する。

ジブ起伏用ウインチ３２は、リヤストラット２１とフロントストラット２２との間に掛け回されたジブ起伏用ロープ４４の巻き取り及び繰り出しを行う。そして、この巻き取りや繰り出しによってフロントストラット２２が回動するようにジブ起伏用ロープ４４が配索される。具体的には、ジブ起伏用ウインチ３２から引き出されたジブ起伏用ロープ４４がアイドラシーブ３２Ｓ、中間ブームシーブ４６に掛けられ、更に、シーブブロック４７，４８間に複数回掛け渡される。従って、ジブ起伏用ウインチ３２は、ジブ起伏用ロープ４４の巻き取りおよび繰り出しを行うことで、両シーブブロック４７，４８間の距離を変え、リヤストラット２１に対してフロントストラット２２を相対的に回動させる。この結果、ジブ起伏用ウインチ３２は、フロントストラット２２と連動するジブ１８を起伏させる。

主巻用ウインチ３４は、主巻ロープ５０による吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。主巻ロープ５０は、ジブ１８の先端部から垂下され、吊荷に接続される。また、ジブ１８の先端部には主巻用ガイドシーブ５４が配置され、当該主巻用ガイドシーブ５４に隣接する位置に複数の主巻用ポイントシーブ５６が幅方向に配列された主巻用シーブブロックが設けられている。主巻用ウインチ３４から引き出された主巻ロープ５０が、アイドラシーブ３４Ｓ、リヤストラットアイドラシーブ５２、フロントストラットアイドラシーブ５３、主巻用ガイドシーブ５４に順に掛けられ、かつ、シーブブロックの主巻用ポイントシーブ５６と、吊荷用の主フック５７に設けられたシーブブロックのシーブ５８との間に掛け渡される。従って、主巻用ウインチ３４が主巻ロープ５０の巻き取りや繰り出しを行うと、両シーブ５６，５８間の距離が変わって、ジブ１８の先端から垂下された主巻ロープ５０に連結された主フック５７の巻き上げ及び巻き下げが行われる。この結果、吊荷の巻き上げ、巻き下げが可能となる。

同様にして、補巻用ウインチ３６は、補巻ロープ６０による吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。この補巻については、主巻用ガイドシーブ５４と同軸に補巻用ガイドシーブ６４が回転可能に設けられ、補巻用ガイドシーブ６４に隣接する位置に不図示の補巻用ポイントシーブが回転可能に設けられている。補巻用ウインチ３６から引き出された補巻ロープ６０は、アイドラシーブ３６Ｓ、リヤストラットアイドラシーブ６２、フロントストラットアイドラシーブ６３、補巻用ガイドシーブ６４に順に掛けられ、かつ、補巻用ポイントシーブから垂下される。従って、補巻用ウインチ３６が補巻ロープ６０の巻き取りや繰り出しを行うと、補巻ロープ６０の末端に連結された図略の吊荷用の補フックが巻き上げられ、または巻き下げられる。

クレーン１０は、更に、駆動制御部７００と、駆動部７００Ａと、操作部７００Ｂと、旋回振れ止め装置７０と、を備える。図２は、本実施形態に係るクレーン１０の旋回振れ止め装置７０のブロック図である。

駆動部７００Ａは、クレーン１０の各部材を駆動させる。駆動部７００Ａは、旋回駆動部７０１と、ブーム起伏駆動部７０２Ａ（起伏体駆動部）と、ジブ起伏駆動部７０２Ｂ（起伏体駆動部）と、ウインチ駆動部７０３（吊荷駆動部）と、を有する。

旋回駆動部７０１は、旋回体１２を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回させることが可能な駆動力を発生する。旋回駆動部７０１は、作動油の供給を受けることで旋回体１２を旋回させる油圧式の旋回モータを含む。

ブーム起伏駆動部７０２Ａは、ブーム起伏用ウインチ３０を回転させるための駆動力を発生し、ブーム１６を前記回転中心軸回りに回動することが可能とされている。ブーム起伏駆動部７０２Ａは、作動油の供給を受けることでブーム起伏用ウインチ３０を回転させる油圧式の起伏モータを含む。

同様に、ジブ起伏駆動部７０２Ｂは、ジブ起伏用ウインチ３２を回転させるための駆動力を発生し、ジブ１８を前記回転中心軸回りに回動することが可能とされている。ジブ起伏駆動部７０２Ｂは、作動油の供給を受けることでブーム起伏用ウインチ３０を回転させる油圧式の起伏モータを含む。

ウインチ駆動部７０３は、主巻用ウインチ３４を回転させるための駆動力を発生し、主巻用ウインチ３４によって主巻ロープ５０の巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能とされている。ウインチ駆動部７０３は、作動油の供給を受けることで主巻用ウインチ３４を回転させる油圧式の吊荷モータを含む。なお、補巻用ウインチ３６を回転させるための不図示のウインチ駆動部も同様に設けられている。

操作部７００Ｂは、キャブ１５内に配置されており、オペレータによるクレーン１０の各部材を駆動するための操作を受け付ける。操作部７００Ｂは、旋回操作部７０４（旋回用操作部）と、ブーム起伏操作部７０５Ａおよびジブ起伏操作部７０５Ｂ（起伏用操作部）と、ウインチ操作部７０６（昇降用操作部）と、を有する。

旋回操作部７０４は、旋回駆動部７０１によって旋回体１２を旋回駆動するための操作を受け付ける。旋回操作部７０４は、旋回体１２を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と旋回体１２の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

ブーム起伏操作部７０５Ａは、ブーム起伏駆動部７０２Ａによってブーム１６を起伏するための操作を受け付ける。ブーム起伏操作部７０５Ａは、ブーム１６を起伏させるための起伏用位置とブーム１６の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

同様に、ジブ起伏操作部７０５Ｂは、ジブ起伏駆動部７０２Ｂによってジブ１８を起伏するための操作を受け付ける。ジブ起伏操作部７０５Ｂは、ジブ１８を起伏させるための起伏用位置とジブ１８の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

ウインチ操作部７０６は、ウインチ駆動部７０３によって前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける。ウインチ操作部７０６は、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能とされている。

駆動制御部７００は、旋回操作部７０４、ブーム起伏操作部７０５Ａ、ジブ起伏操作部７０５Ｂおよびウインチ操作部７０６が受け付ける操作の操作方向および操作量に応じた指令信号を旋回駆動部７０１、ブーム起伏駆動部７０２Ａ、ジブ起伏駆動部７０２Ｂおよびウインチ駆動部７０３にそれぞれ入力し、各駆動部を駆動する。

旋回振れ止め装置７０は、旋回体１２の旋回動作停止後に主巻ロープ５０に接続された前記吊荷がジブ１８の先端部の主巻用ポイントシーブ５６を支点として旋回体１２の旋回方向（旋回体１２の左右方向）および旋回体１２の半径方向（旋回体１２の前後方向）に沿って振れる現象である吊荷の振れ（旋回方向振れおよび半径方向振れ）をそれぞれ抑えることが可能とされている。この際、旋回振れ止め装置７０は、旋回体１２の旋回動作（旋回速度、旋回方向）を制御することによって、吊荷の旋回方向振れを収束させる一方、ジブ１８の起伏動作（起伏角速度、起伏方向）を制御することによって、吊荷の半径方向振れを収束させる。

旋回振れ止め装置７０は、情報取得部７００Ｃと、検出部７００Ｄと、制振制御部７００Ｅとを有する。

情報取得部７００Ｃは、ブーム長さ情報取得部７０８およびジブ長さ情報取得部７０９（いずれも起伏体長さ情報取得部）を有する。

ブーム長さ情報取得部７０８は、制振制御部７００Ｅが実行する吊荷の振れ止め制御において使用されるブーム１６の長さに関する情報（長さ情報）を取得する。すなわち、ブーム長さ情報取得部７０８は、ブーム１６の基端部（起伏体基端部）と先端部（起伏体先端部）とを結ぶ方向であるブーム長手方向（起伏体長手方向）におけるブーム１６の長さに対応する情報（起伏体長さ情報）を取得および出力する。同様に、ジブ長さ情報取得部７０９は、制振制御部７００Ｅが実行する吊荷の振れ止め制御において使用されるジブ１８の長さに関する情報（長さ情報）を取得する。すなわち、ジブ長さ情報取得部７０９は、ジブ１８の基端部（起伏体基端部）と先端部（起伏体先端部）とを結ぶ方向であるジブ長手方向（起伏体長手方向）におけるジブ１８の長さに対応する情報（起伏体長さ情報）を取得および出力する。情報取得部７００Ｃは不図示の記憶部を有しており、ブーム長さ情報取得部７０８およびジブ長さ情報取得部７０９は当該記憶部からブーム１６およびジブ１８の長さ情報をそれぞれ取得する。なお、他の実施形態において、操作部７００Ｂが不図示の入力部を有しており、オペレータが当該入力部を通じてブーム１６およびジブ１８の長さ情報を入力し、その情報をブーム長さ情報取得部７０８およびジブ長さ情報取得部７０９が取得する態様でもよい。

検出部７００Ｄは、旋回角検出部７１０と、ブーム起伏角検出部７１１（起伏角検出部）と、ジブ起伏角検出部７１２（起伏角検出部）と、ジブトップ変位検出部７１３（起伏体変位検出部）と、ジブトップ速度検出部７１４（起伏体速度検出部）と、ロープ振れ角検出部７１５（吊荷変位検出部）と、ロープ振れ角速度検出部７１６（吊荷速度検出部）と、ロープ長さ検出部７１７（ロープ長さ情報取得部）と、吊荷重量検出部７１８（吊荷重量情報取得部）と、を有する。

旋回角検出部７１０は、ブーム１６（旋回体１２）の旋回中心軸回りの旋回角を検出および出力する。旋回角検出部７１０は、不図示のジャイロセンサ（ＩＭＵセンサ）と演算部とを含む。旋回角検出部７１０は、旋回体１２の旋回中心軸まわりの角速度を前記ジャイロセンサで計測し、前記演算部が前記計測された角速度を時間に対して１回積分処理することで角度に換算し、当該角度を旋回角として出力する。

ブーム起伏角検出部７１１は、ブーム１６の前記回転中心軸回りの起伏角を検出および出力する。ブーム起伏角検出部７１１は、傾斜センサからなり、ブーム１６の地面に対する相対角度（対地角）を検出する。なお、ブーム起伏角検出部７１１は、その他の対象物に対する相対角度を検出するものでもよい。

同様に、ジブ起伏角検出部７１２は、ジブ１８の前記回転中心軸回りの起伏角を検出および出力する。ジブ起伏角検出部７１２も、傾斜センサからなり、ジブ１８の地面に対する相対角度（対地角）を検出する。なお、ジブ起伏角検出部７１２も、その他の対象物に対する相対角度を検出するものでもよい。

ジブトップ変位検出部７１３は、ジブ１８の先端部の前記旋回方向および前記半径方向における変位量（起伏体先端部変位）をそれぞれ検出および出力する。本実施形態では、ジブトップ変位検出部７１３は、ジブ１８の先端部に取り付けられた不図示の加速度センサと演算部とを含む。当該加速度センサがジブ１８の先端部の前記旋回方向および前記半径方向における加速度をそれぞれ計測し、演算部が前記計測された加速度を時間に対して２回積分処理することで変位（変位量）に換算し、前記旋回方向および前記半径方向における変位をそれぞれ出力する。

ジブトップ速度検出部７１４は、ジブ１８の先端部の前記旋回方向および前記半径方向における速度（起伏体先端部速度）を検出および出力する。本実施形態では、ジブトップ速度検出部７１４は、ジブトップ変位検出部７１３と共有する前記加速度センサと演算部とを含む。ジブ１８の先端部に取り付けられた前記加速度センサによって計測された前記加速度を前記演算部が時間に対して１回積分処理することで速度に換算し、前記旋回方向および前記半径方向における速度をそれぞれ出力する。なお、ジブトップ変位検出部７１３およびジブトップ速度検出部７１４が共有するセンサは、公知のＩＭＵセンサを含むものでもよい。

ロープ振れ角検出部７１５は、旋回体１２の旋回動作における径方向に沿って見た場合の主巻ロープ５０の鉛直方向に対する振れ角度、ならびに、旋回体１２の旋回動作における旋回方向に沿って見た場合の主巻ロープ５０の鉛直方向に対する振れ角度をそれぞれ検出および出力する。ロープ振れ角検出部７１５は、ジブ１８の先端部に取り付けられた旋回方向にのみ揺動可能な不図示の治具と、当該治具に装着された傾斜センサとを含む。また、ロープ振れ角検出部７１５は、ジブ１８の先端部に取り付けられた半径方向にのみ揺動可能な不図示の治具と、当該治具に装着された傾斜センサとを含む。前記治具はいずれも主巻ロープ５０に係止されており、２つの傾斜センサはジブ１８（鉛直方向）に対する主巻ロープ５０の旋回方向および半径方向の揺動角を振れ角度としてそれぞれ検出および出力することができる。

ロープ振れ角速度検出部７１６は、主巻ロープ５０の前記旋回方向および前記半径方向における振れ角度の単位時間あたりの変化量である振れ角速度をそれぞれ検出および出力する。ロープ振れ角速度検出部７１６は、上記の各治具に取り付けられたジャイロセンサを含み、当該ジャイロセンサが前記振れ角速度を検出および出力する。なお、他の実施形態において、ロープ振れ角速度検出部７１６はジブ１８の先端部に取り付けられたカメラを含み、当該カメラによって撮影された主フック５７の画像を取得し、主フック５７（吊荷）の旋回方向および半径方向における揺動角を前記振れ角度としてそれぞれ検出および出力するとともに、前記揺動角を１回微分することで前記旋回方向および前記半径方向における角速度をそれぞれ出力するものでもよい。

ロープ長さ検出部７１７は、ジブ１８の先端部と前記吊荷との間の主巻ロープ５０の長さに対応する情報であるロープ長さ情報を取得し出力する。本実施形態では、ジブ１８の先端部の主巻用ポイントシーブ５６と主フック５７（シーブ５８）との間の距離をロープ長さとして検出する。ロープ長さ検出部７１７は、主巻用ウインチ３４の回転量を検出可能な回転量検出部と、主巻用ウインチ３４の外周面上における主巻ロープ５０の巻き層数を検出する巻き層検出部とを含む。ロープ長さ検出部７１７は、主巻用ウインチ３４のウインチ径、前記回転量検出部が検出するウインチ回転量に加え、前記巻き層検出部が検出する主巻ロープ５０の巻き層から推定される主巻用ウインチ３４から繰りだされる主巻ロープ５０の繰り出し量と、主巻用ポイントシーブ５６とシーブ５８のシーブブロック間と間における主巻ロープ５０の掛け数とから、前記距離を算出し出力する。

吊荷重量検出部７１８は、主フック５７に接続された前記吊荷の重量に関する情報（吊荷重量情報）を取得し出力する。本実施形態では、吊荷重量検出部７１８は、主巻ロープ５０に接続された不図示の荷重検知器（ロードセル）を含み、主巻ロープ５０の張力の歪の変化に基づいて前記吊荷の重量を検出する。なお、他の実施形態において、ジブ１８を起伏させる油圧回路内の圧力が不図示の圧力計によって検出され、当該圧力に基づいて前記吊荷の荷重が推定されても良い。

制振制御部７００Ｅは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制振制御部７００Ｅは、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、制御判断部７１９（制御開始条件判断部）、制御目標量設定部７２０、制御量演算部７００Ｆ、フィルタ設定部７００Ｇ、フィルタ処理部７００Ｈ、制御ゲイン設定部７２６、目標速度演算部７２７および指令情報演算部７２８を備えるように機能する。制振制御部７００Ｅは、操作部７００Ｂが受ける操作、情報取得部７００Ｃが取得する情報および検出部７００Ｄが検出する情報に基づいて、クレーン１０の旋回動作停止時における吊荷の振れ止め制御を自動で実行する。

＜振れ止め制御開始の判断＞
制御判断部７１９は、旋回操作部７０４が前記旋回用位置に設定されることに応じて旋回駆動部７０１が旋回体１２を所定の旋回方向に旋回させたのち、旋回操作部７０４、ブーム起伏操作部７０５Ａ、ジブ起伏操作部７０５Ｂおよびウインチ操作部７０６のすべての操作部が前記中立位置にそれぞれ設定されることで成立する旋回振れ止め制御開始条件が満たされることに対応して、旋回振れ止め制御（制振制御ともいう）を開始することを判断し、前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断すると所定の制御開始信号を出力する。なお、各操作部が前記中立位置に設定されているか否かの判断は、各操作部が受ける操作量が予め設定された閾値よりも小さい場合に前記中立位置に設定されていると判断される。すなわち、このような状態は、旋回体１２の旋回動作後にクレーン１０の動作が停止した状態であり、主フック５７に接続された吊荷がジブ１８の先端部（主巻用ポイントシーブ５６）の鉛直下方に位置することが望ましい状態である。なお、上記のように旋回動作後にクレーン１０の動作が停止しているとともに、後記のように予めキャブ１５内に配置された旋回振れ止め制御開始用のスイッチ（入力部）がオペレータによって押圧された（ＯＮされた）場合に、後述の振れ止め制御が開始されてもよい。

＜制御量目標値（状態量目標値）の設定＞
制御目標量設定部７２０は、制御判断部７１９が旋回振れ止め制御の実行を判断し制御開始信号を出力した時点での各制御目標量（状態目標量）を設定する。具体的に、制御目標量設定部７２０は、吊荷の旋回方向における振れ止め制御である旋回方向振れ止め制御に関して、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、起伏体先端部変位Ｘ３、起伏体先端部速度Ｘ４および旋回角Ｘ５を含む少なくとも５つ（複数）の制御量（第１状態量）について、所定の目標位置において前記吊荷を旋回方向において静止させるための目標量を設定する。また、制御目標量設定部７２０は、吊荷の半径方向（前後方向）における振れ止め制御である半径方向振れ止め制御に関して、吊荷半径方向変位Ｘ６、吊荷半径方向速度Ｘ７および起伏角Ｘ８を含む少なくとも３つ（複数）の制御量（第２状態量）について、所定の目標位置において前記吊荷を半径方向において静止させるための目標量を設定する。

なお、吊荷旋回方向変位Ｘ１は、吊荷（主フック５７）の前記旋回方向における変位であり、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、吊荷の前記旋回方向における速度である。また、起伏体先端部変位Ｘ３は、ジブ１８の先端部（主巻用ポイントシーブ５６）の前記旋回方向における変位であり、起伏体先端部速度Ｘ４は、ジブ１８の先端部の前記旋回方向における速度である。また、旋回角Ｘ５は、ブーム１６およびジブ１８を含む起伏体（旋回体１２）の旋回角である。更に、吊荷半径方向変位Ｘ６は、吊荷（主フック５７）の前記半径方向における変位であり、吊荷半径方向速度Ｘ７は、吊荷の前記半径方向における速度である。更に、起伏角Ｘ８は、ジブ１８の起伏角である。なお、上記の旋回振れ止め制御中、ブーム１６の起伏角は一定である。

図３は、本実施形態に係るクレーン１０の振れ止め制御を説明するための模式的な平面図である。

図３では、制御判断部７１９が旋回振れ止め制御の実行開始を判断し制御開始信号を出力した時点でのクレーン１０の平面視において、旋回体１２の旋回中心軸をゼロ点とするＸＹ座標系に対して、ブーム１６およびジブ１８からなる起伏体の仮想的な中心線が延びる方向をｙ方向、当該中心線と直交する方向をｘ方向としてｘｙ座標系が示されている。当該ｘｙ座標系は、前記起伏体が弾性変形していないと仮定した場合の起伏体の仮想的な中心線を基に設定されている。起伏体は、図３の状態よりも前に停止された旋回体１２の旋回動作における旋回方向の上流側に撓んでいる。また、起伏体のうちジブ１８の先端部に接続された主巻ロープ５０は、起伏体先端位置（ジブ１８の先端部）よりも更に前記旋回方向上流側に向かって延びている。本実施形態に係る振れ止め制御が実行されない場合、図３の状態から起伏体の撓みが解消されるとともに、主巻ロープ５０（主フック５７）に接続された吊荷の振れ（旋回方向振れ、半径方向振れ）が発生する。

制御目標量設定部７２０は、図３に示す状態において、ｘｙ座標系におけるゼロ点位置、すなわち、仮想的な起伏体の先端部を目標起伏体先端位置として設定し、その鉛直下方の位置を目標吊荷位置として設定する。したがって、前述の旋回方向振れ止め制御を通じて、当該目標吊荷位置において旋回方向における吊荷の変位がゼロになるように、旋回体１２の旋回速度、旋回方向が自動的に制御される。一方、前述の半径方向振れ止め制御を通じて、当該目標吊荷位置において半径方向における吊荷の変位がゼロになるように、ジブ１８の起伏角速度、起伏方向が自動的に制御される。なお、旋回方向の振れ止め制御と半径方向の振れ止め制御における目標吊荷位置は互いに独立するものでもよい。すなわち、旋回方向における吊荷の振れが収束する前に、半径方向における吊荷の振れが収束するような態様でもよい。

なお、起伏体の先端部および吊荷がそれぞれ上記の目標起伏体先端位置、目標吊荷位置に配置されるための、ＸＹ座標系における目標旋回角がθｒｅｆと定義される。換言すれば、制御目標量設定部７２０は、上記の目標旋回角θｒｅｆ、ブーム１６の起伏角およびブーム１６の長さ、ジブ１８の起伏角およびジブ１８の長さから、上記の目標起伏体先端位置、目標吊荷位置をそれぞれ演算することができる。

また、制御目標量設定部７２０は、上記の各制御量（第１状態量、第２状態量）のうち速度（角速度）の制御量については、吊荷を静止させることが目的であるため、その目標量をそれぞれゼロに設定する。なお、旋回体１２の旋回速度については、左旋回方向の場合をプラス（正）の値と定義し、右旋回方向の場合をマイナス（負）の値と定義する。また、ジブ１８の起伏角速度については、起立方向の場合をプラス（正）の値と定義し、倒伏方向の場合をマイナス（負）の値と定義する。

＜旋回方向振れ止め制御に対応する制御量（状態量）の演算＞
制御量演算部７００Ｆは、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、起伏体先端部変位Ｘ３、起伏体先端部速度Ｘ４および旋回角Ｘ５の各制御量について、検出部７００Ｄの各検出部が検出した検出値と、制御目標量設定部７２０が設定した目標量との間の偏差を演算する。より詳しくは、制御量演算部７００Ｆは、ブーム長さ情報取得部７０８から出力されたブーム長さ情報と、ジブ長さ情報取得部７０９から出力されたジブ長さ情報と、旋回角検出部７１０から出力された前記旋回角と、ブーム起伏角検出部７１１から出力された前記ブーム起伏角と、ジブ起伏角検出部７１２から出力されたジブ起伏角と、ジブトップ変位検出部７１３から出力された起伏体先端部変位と、ジブトップ速度検出部７１４から出力された起伏体先端部速度と、ロープ振れ角検出部７１５から出力された主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角度と、ロープ振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角速度と、ロープ長さ検出部７１７から出力された前記ロープ長さ情報と、吊荷重量検出部７１８から出力された前記吊荷重量情報と、制御目標量設定部７２０によって設定された前記５つの第１状態量（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５）の目標状態量とに基づいて、前記５つの状態量の現在値を演算する。なお、後記のとおり、ロープ振れ角検出部７１５から出力された主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角度と、ロープ振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角速度とは、上記の演算の用に供される前に所定のフィルタ処理を受ける。

図３を参照して、吊荷旋回方向変位Ｘ１は、起伏体先端位置に対する吊荷の相対的な旋回方向における変位に、図３の起伏体先端部変位Ｘ３（ジブ１８の先端部の旋回方向における変位）を加えたものである。このため、吊荷旋回方向変位Ｘ１は、以下の式１によって演算することができる。

なお、式１において、Ｌは起伏体先端位置（ジブ１８の先端部）と吊荷との間における主巻ロープ５０の長さであり、ロープ長さ検出部７１７によって検出される。また、γｌは主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角であり、ロープ振れ角検出部７１５によって検出された後、フィルタ処理部７００Ｈによってフィルタ処理を受ける。なお、式１に示すように、γｌ＜＜１の場合、ｓｉｎ（γｌ）＝γｌと近似することができる。

同様に、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、起伏体先端位置に対する吊荷の相対的な速度に、起伏体先端部速度Ｘ４（ジブ１８の先端部の旋回方向における速度）を加えたものである。このため、吊荷旋回方向速度Ｘ２は、以下の式２によって演算することができる。

なお、式２において、γｌ’は、主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角速度であり、ロープ振れ角速度検出部７１６によって検出された後、フィルタ処理部７００Ｈによってフィルタ処理を受ける。

更に、起伏体先端部変位Ｘ３および起伏体先端部速度Ｘ４は、前述のジブトップ変位検出部７１３およびジブトップ速度検出部７１４によってそれぞれ検出される。

また、旋回角Ｘ５は、刻々と変化する旋回体１２（ブーム１６）の旋回角と、前述の目標旋回角θｒｅｆとの偏差に相当し、以下の式３によって演算される。

なお、式３において、ｉｎｔｅｇｒａｌ（θ’）は、旋回角検出部７１０によって検出される旋回角を時間に対して積分処理した値である。また、目標旋回角θｒｅｆは前述のように制御目標量設定部７２０によって設定される。

＜旋回方向振れ止め制御における制御ゲインの設定＞
制御ゲイン設定部７２６は、起伏体の弾性変形（撓み）の影響を考慮した制御モデルに基づいて、各制御量および入力量（旋回速度）の重み付き和の時間積分が最小化するように、各制御量（第１状態量）の制御ゲインをそれぞれ設定する。具体的に、制御ゲイン設定部７２６は、制御量演算部７００Ｆが演算する上記の各制御量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５に対して、それぞれ制御ゲインＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５を設定する。この際、各制御ゲインは、制御量演算部７００Ｆが演算した上記の各制御量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５と、入力量に相当する旋回速度とが速やかにゼロに収束するように設定される。前記制御ゲインは、吊荷の旋回方向における揺れ方を決めるものであり、制御中にはそれぞれ変化しない、主巻ロープ５０の長さ、クレーン１０の作業半径、吊荷荷重などを参照して演算される。本実施形態における当該制御モデルは、起伏体の慣性モーメントにより発生する慣性力や吊荷振れによって発生する旋回方向の外力によって、起伏体に生じる弾性変形の影響が考慮されている。なお、制御モデルとは、運動方程式などのように対象物の挙動を表す微分方程式が、制御系の安定性を評価しやすい標準の形に変形されたものであり、当該制御モデルを用いることで安定した制御系設計を行うことが可能となる。当該制御モデルは、上記のように起伏体の弾性を表す式が組み合わされることで、起伏体の弾性を考慮した状態空間表現を得ることができる。なお、本実施形態に係る制御モデルについては、後記で詳述する。

目標速度演算部７２７は、制御ゲイン設定部７２６によって演算された各制御量Ｘ１～Ｘ５と制御ゲイン設定部７２６によって設定された各制御ゲインＧ１～Ｇ５とに基づいて、以下の式４から旋回体１２の旋回目標速度Ｖｒｅｆを演算する。

更に、指令情報演算部７２８は、旋回体１２の旋回速度が目標速度演算部７２７によって演算された旋回目標速度Ｖｒｅｆになるように、駆動制御部７００に入力するための旋回操作目標指令値を演算する。具体的に、指令情報演算部７２８は、目標速度演算部７２７によって演算された旋回目標速度Ｖｒｅｆと旋回駆動部７０１における油圧特性に基づいて旋回操作目標量を演算する。そして、当該演算された旋回操作目標量が駆動制御部７００に入力され、旋回駆動部７０１によって旋回体１２の旋回速度および旋回方向が設定される。

＜半径方向振れ止め制御に対応する制御量（状態量）の演算＞
制御量演算部７００Ｆは、更に、吊荷半径方向変位Ｘ６、吊荷半径方向速度Ｘ７および起伏角Ｘ８の各制御量について、検出部７００Ｄの各検出部が検出した検出値と、制御目標量設定部７２０が設定した目標量との間の偏差を演算する。より詳しくは、制御量演算部７００Ｆは、ブーム長さ情報取得部７０８から出力されたブーム長さ情報と、ジブ長さ情報取得部７０９から出力されたジブ長さ情報と、ブーム起伏角検出部７１１から出力された前記ブーム起伏角と、ジブ起伏角検出部７１２から出力されたジブ起伏角と、ジブトップ変位検出部７１３から出力された起伏体先端部変位と、ジブトップ速度検出部７１４から出力された起伏体先端部速度と、ロープ振れ角検出部７１５から出力された主巻ロープ５０の半径方向における振れ角度と、ロープ振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の半径方向における振れ角速度と、ロープ長さ検出部７１７から出力された前記ロープ長さ情報と、吊荷重量検出部７１８から出力された前記吊荷重量情報と、制御目標量設定部７２０によって設定された前記３つの第２状態量（Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８）の目標状態量とに基づいて、前記３つの状態量の現在値を演算する。なお、後記のとおり、ロープ振れ角検出部７１５から出力された主巻ロープ５０の半径方向における振れ角度と、ロープ振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の半径方向における振れ角速度とは、上記の演算の用に供される前に所定のフィルタ処理を受ける。

吊荷半径方向変位Ｘ６および吊荷半径方向速度Ｘ７については、前述の吊荷旋回方向変位Ｘ１および吊荷旋回方向速度Ｘ２と同様に、ジブ１８の先端部に取り付けられたジブトップ変位検出部７１３、ジブトップ速度検出部７１４、ロープ振れ角検出部７１５およびロープ振れ角速度検出部７１６によって検出された検出値に基づいて演算される。具体的に、ロープ振れ角検出部７１５が主巻ロープ５０の振れに追従して振れる前記治具を用いて、主巻ロープ５０の半径方向における振れ角（γｒ）および主巻ロープ５０の半径方向における振れ角速度（γ’ｒ）をそれぞれ計測し、制御量演算部７００Ｆが起伏体先端部（ジブ１８の先端部、ジブトップ）の角度から計算した旋回半径の変化量に足し合わせることにより吊荷半径方向変位Ｘ６を演算することができる。ここで、制御開始時の起伏角度をγ０とすると、以下の式５を用いて吊荷半径方向変位Ｘ６が演算される。

なお、式５において、Ｌ_Ｍは、主巻ロープ５０の長さであり、Ｌ_Ｊはジブ１８の長さである。式５の右辺の第１項はジブ１８の先端部から見た吊荷の変位を意味し、第２項はジブ１８の起伏角がγの場合のジブ１８の先端部の変位を意味している。また、制御量演算部７００Ｆは、式５を微分することにより吊荷半径方向速度Ｘ７を演算することができる。具体的に、以下の式６を用いて吊荷半径方向速度Ｘ７が演算される。

なお、式６に含まれるγｒおよびγのように以後の数式中の文字の上にドットが付されているものは、時間微分を意味する。たとえば、γの上に１つのドットが付されていればγを１階時間微分したものであり、γの上に２つのドットが付されていればγを２階時間微分したものである。更に、数式以外の本文においては、記載の制約上、上記のドットの代わりにアポストロフィを付している。以後の他の数式および本文中の記載についても同様である。

更に、制御量演算部７００Ｆは、後記で演算される起伏目標角速度γ’_ｒｅｆを積分することによって起伏角Ｘ８を演算することができる。具体的に、以下の式７を用いて、起伏角Ｘ８が演算される。

なお、起伏角Ｘ８は、ジブ起伏角検出部７１２が検出する起伏角をそのまま用いても良いが、ジブ１８の起伏動作による起伏体全体の振動をジブ起伏角検出部７１２が検出する可能性があるため、振れ止め制御中に前記振動が増幅することを抑止するために、上記のように演算された起伏目標角速度に基づいて起伏角Ｘ８が更に演算されることが望ましい。なお、振れ止め制御開始時の最初に使用される起伏角Ｘ８については、ジブ起伏角検出部７１２の検出結果をそのまま用いても良い。

＜半径方向振れ止め制御における制御ゲインの設定＞
制御ゲイン設定部７２６は、所定の制御モデルに基づいて、各制御量および入力量（ジブ１８の起伏角速度）の重み付き和の時間積分が最小化するように、各制御量（第２状態量）の制御ゲインをそれぞれ設定する。具体的に、制御ゲイン設定部７２６は、制御量演算部７００Ｆが演算した上記の各制御量Ｘ６、Ｘ７およびＸ８に対して、それぞれ制御ゲインＧ６、Ｇ７およびＧ８を設定する。この際、各制御ゲインは、制御量演算部７００Ｆが演算した上記の各制御量Ｘ６、Ｘ７およびＸ８と、入力量に相当するジブ１８の起伏角γとが速やかにゼロに収束するように設定される。前記制御ゲインは、吊荷の半径方向における揺れ方を決めるものであり、制御中にはそれぞれ変化しない、主巻ロープ５０の長さ、クレーン１０の作業半径、吊荷荷重などを参照して演算される。

目標速度演算部７２７は、制御ゲイン設定部７２６によって演算された各制御量Ｘ６～Ｘ８と制御ゲイン設定部７２６によって設定された各制御ゲインＧ６～Ｇ８とに基づいて、以下の式８からジブ１８の起伏目標角速度γ’_ｒｅｆを演算する。

更に、指令情報演算部７２８は、ジブ１８の起伏角速度が目標速度演算部７２７によって演算された起伏目標角速度γ’_ｒｅｆになるように、駆動制御部７００に入力するためのジブ起伏操作目標指令値を演算する。具体的に、指令情報演算部７２８は、目標速度演算部７２７によって演算された起伏目標角速度γ’_ｒｅｆとジブ起伏駆動部７０２Ｂにおける油圧特性に基づいてジブ起伏操作目標量を演算する。そして、当該演算されたジブ起伏操作目標量が駆動制御部７００に入力され、ジブ起伏駆動部７０２Ｂによってジブ１８の起伏角速度および起伏方向が設定される。

＜振れ止め制御のフロー＞
図４は、本実施形態に係るクレーン１０の振れ止め制御のフローチャートである。なお、前述の旋回方向振れ止め制御および半径方向振れ止め制御のいずれも同様であるため、以下のフローは、旋回方向振れ止め制御について説明する。本実施形態では、旋回振れ止め制御が開始されるにあたって、予め制振制御部７００Ｅ内の不図示の記憶部に、既知パラメータが設定、記憶されている（ステップＳ０１）。当該既知パラメータには、ブーム１６の長さ、ブーム１６の弾性係数、ジブ１８の長さ、ジブの弾性係数、ジブ１８の旋回慣性モーメントなどが含まれる。

制御判断部７１９は、キャブ１５内に配置された振れ止め制御開始用のスイッチ（入力部）が押圧されている（ＯＮされている）か否かを判定する（ステップＳ０２）。ここで、前記スイッチがＯＮされている場合（ステップＳ０２でＹＥＳ）、情報取得部７００Ｃによる情報取得処理および検出部７００Ｄによる検出処理が実行される（ステップＳ０３）。詳しくは、前述のように、ブーム１６の長さおよびジブ１８の長さが情報取得部７００Ｃのブーム長さ情報取得部７０８およびジブ長さ情報取得部７０９によってそれぞれ取得される。また、ブーム起伏角検出部７１１、ジブ起伏角検出部７１２、ジブトップ変位検出部７１３、ジブトップ速度検出部７１４、ロープ振れ角検出部７１５、ロープ振れ角速度検出部７１６、ロープ長さ検出部７１７および吊荷重量検出部７１８が、それぞれ、ブーム１６の起伏角、ジブ１８の起伏角、起伏体先端部変位、起伏体先端部速度、主巻ロープ５０の振れ角、主巻ロープ５０の繰り出し量（主巻ロープ５０の長さ）および吊荷重量（負荷）を検出し、記憶する。なお、ステップＳ０２において、キャブ１５内に配置された振れ止め制御開始用のスイッチ（入力部）が押圧されていない（ＯＦＦされている）場合には、ステップＳ１１において自動的な吊荷振れ止め制御が禁止され、フローが終了する。

なお、ステップＳ０２の判定は、上記のようにキャブ１５内に配置された振れ止め制御開始用のスイッチがＯＮされたか否かの判定条件に代えて、前述のように、操作部７００Ｂの各操作部が中立位置に配置されることを判定条件とするものでもよい。

ステップＳ０３において、情報取得部７００Ｃによる情報取得処理および検出部７００Ｄによる検出処理が実行されると、次に、制御ゲイン設定部７２６が、制御ゲイン（フィードバックゲイン）を設定する（ステップＳ０４）。詳しくは、制御ゲイン設定部７２６は、前述のＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５（半径方向の振れ止め制御の場合はＧ６、Ｇ７およびＧ８）をそれぞれ決定し、ステップＳ０５に進む。

ステップＳ０５では、フィルタ設定部７００Ｇが、ジブ１８の先端部（起伏体先端部、主巻用ポイントシーブ５６）と前記吊荷（シーブ５８）との間において生じる主巻ロープ５０の弦振動における固有振動数に基づいて、所定のフィルタ特性を設定する。なお、当該フィルタ特性については後記で詳述する。

次に、フィルタ処理部７００Ｈが、ロープ振れ角検出部７１５から出力された主巻ロープ５０の振れ角（吊荷変位）に対応する信号およびロープ振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の振れ角速度（吊荷速度）に対応する信号のそれぞれの信号に対して、フィルタ設定部７００Ｇによって設定された前記フィルタ特性に基づいて吊荷の弦振動の前記固有振動数に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理を実行する（ステップＳ０６）。そして、フィルタ処理部７００Ｈは、前記フィルタ処理を受けた前記吊荷変位に対応する信号によって構成される処理後吊荷変位（被処理吊荷変位）と、前記フィルタ処理を受けた前記吊荷速度に対応する信号によって構成される処理後吊荷速度（被処理吊荷速度）と、をそれぞれ出力する（制御量演算部７００Ｆに入力する）。

次に、制御目標量設定部７２０が、前述のように各制御量の目標量（目標状態量）を設定する（ステップＳ０７）。

次に、制御量演算部７００Ｆが、各制御量の現在値をそれぞれ演算する（ステップＳ０８）。具体的に、制御量演算部７００Ｆは、吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、起伏体先端部変位Ｘ３、起伏体先端部速度Ｘ４および旋回角Ｘ５（半径方向の振れ止め制御の場合は、吊荷半径方向変位Ｘ６、吊荷半径方向速度Ｘ７および起伏角Ｘ８）をそれぞれ演算する。

次に、目標速度演算部７２７が、旋回目標速度Ｖｒｅｆを演算する（ステップＳ０９）。

次に、指令情報演算部７２８が、旋回駆動部７０１に指令信号を入力するための指令電流値の演算を行う（ステップＳ１０）。具体的に、指令情報演算部７２８は、前述のように、旋回体１２の旋回速度が目標速度演算部７２７によって演算された旋回目標速度Ｖｒｅｆになるように、駆動制御部７００に入力するための旋回操作目標指令値（比例弁電流指令値）を演算する。

そして、吊荷が、図３の目標吊荷位置で旋回方向において停止する（略停止する）まで、図４に示されるフローが繰り返される。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係るクレーン１０の側面図である。なお、本実施形態では、先の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。

本実施形態では、図１に示されるクレーン１０と比較して、ブーム１６の先端部にジブ１８が装着されていない。また、主巻ロープ５０は、ブーム１６の先端部から垂下されている。この場合、前述の説明において、ジブ１８の長さがゼロと設定されることで、同様の制御を行うことが可能となる。また、図２のブロック図では、ジブトップ変位検出部７１３およびジブトップ速度検出部７１４が、それぞれ、ブームトップの変位および速度を検出する。このように、本実施形態においても、先の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜制御モデル作成から制御ゲインの導出までの流れについて＞
次に、上記の各実施形態に係る制振制御部７００Ｅの演算において使用される制御モデルについて説明する。制御モデルの作成にあたって、クレーン１０の挙動を後記のような運動方程式によって表現し、その運動方程式を下記の式９のような状態方程式に変形する。

ここでｘは状態量と呼ばれ、前述の各制御量（吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、起伏体先端部変位Ｘ３、起伏体先端部速度Ｘ４および旋回角Ｘ５）に相当する（半径方向の振れ止め制御の場合は、吊荷半径方向変位Ｘ６、吊荷半径方向速度Ｘ７および起伏角Ｘ８）。一方、ｕは制御入力（旋回速度）に相当する（半径方向の振れ止め制御の場合は、起伏角速度）。また、式９のＡ、Ｂはシステム行列であり、当該行列の中には、主巻ロープ５０のロープ長やクレーン１０の作業半径（平面視におけるブーム１６の半径）のように、旋回振れ制御中に変化しないが、吊荷の挙動に影響を与えるパラメータが含まれている。

なお、このような制御系設計の手法にはさまざまなものが公知であるが、本実施形態では、最適制御方法と呼ばれ、評価関数を最小にするように対象（クレーン１０）を制御する方法が用いられている。当該最適制御方法では、まず評価関数が以下の式１０に示すように定義される。

式１０において、ｘおよびｕはベクトルまたはスカラーに相当し、ｘおよびｕに付されている上付きのＴは転置を意味する。また、ＱおよびＲは行列またはスカラーに相当する。ここで、最適制御方法を解するには、上記の評価関数を最小にする入力（ｕ＝θ’ｍ＝Ｇｘ）に対応する行列Ｘを導出する。当該行列Ｘは以下の式１１に示される公知のリッカチ代数方程式を解くことによって得ることができる。なお、θ’ｍおよびＧｘは上記の旋回目標速度Ｖｒｅｆと同等のものである。また、Ｇｘは式４の右辺に相当する。

また、制御ゲインＧ（フィードバックゲイン）は、以下の式１２によって表すことができる。

従って、図４のステップＳ０４において制御ゲイン設定部７２６は、上記の演算に基づいて、ゲインＧ１～Ｇ５を演算することができる。なお、半径方向の振れ止め制御におけるゲインＧ６～Ｇ８についても同様である。

＜旋回方向における振れ止め制御のための状態方程式の導出について＞
次に、上記の式９において示される状態方程式の導出について説明する。図６、図７は、本実施形態に係るクレーン１０の吊荷の旋回方向における振れ止め制御を説明するためのモデル図である。なお、図６、図７では先の第１実施形態に係るクレーン１０を想定して、ブーム１６にジブ１８が支持されているが、第２実施形態に係るクレーン１０では、図６、図７のジブ１８が存在しない、すなわち、ジブ１８の長さがゼロと仮定することで、同様にその状態方程式を導出することができる。また、表１は本発明に関する説明で使用する諸元と記号の一覧であり、同様に表２は変数と記号の一覧である。

上記の各実施形態における吊荷の振れ制御は、吊荷およびクレーン機構系の弾性振動について座標系を設定し、当該座標系によって定義される状態量をゼロにする問題と捉えることができる。まず、この座標系について詳述する。

図６、図７に示すようにクレーン１０の旋回体１２は、上下方向に延びるＺ軸周りに旋回する。ここで、吊荷の位置が吊荷位置座標（ｘ_ｔ、ｙ_ｔ、ｚ_ｔ）を用いて表される。吊荷位置座標（ｘ_ｔ、ｙ_ｔ、ｚ_ｔ）は、作業者が前記振れ止め制御開始用スイッチを押した瞬間を基準としてその原点が設定される。当該原点は前記スイッチが押された瞬間から作業者が操作部７００Ｂを操作せず無限時間経過したときの吊荷の停止位置と定義する。すなわち、旋回駆動部７０１が有する旋回モータ、ブーム起伏駆動部７０２Ａおよびジブ起伏駆動部７０２Ｂがそれぞれ有する起伏モータをいずれも動作させず、ジブ１８、ブーム１６の弾性振動及び吊荷揺れが静止する位置が原点とされる。本実施形態に係る制御手法では、前述のように当該原点位置を、吊荷振れを収束させるための目標位置とする。また、前記吊荷位置の座標軸は、グローバル座標系のＸＹＺ座標との間でＸＹ平面を共有するように、ｙ_ｔ軸をクレーン１０の旋回動作における半径方向とし、ｘ_ｔ軸を前記旋回動作における旋回方向とし、ｚ_ｔ軸をＺ座標軸と同じ方向とする。この結果、吊荷位置座標（ｘ_ｔ、ｙ_ｔ、ｚ_ｔ）は吊荷振れの目標位置を原点とし、グローバル座標系ＸＹＺに固定された座標系となる。本実施形態では、この吊荷位置座標として、旋回方向（左右方向）および半径方向（左右方向）の吊荷振れ制御において同一の座標系を用いる。

次に、旋回角（旋回角度）について説明する。なお、以下の説明では、図１に示されるタワー仕様のクレーン１０を考慮して、ジブもしくはジブトップという表現を用いているが、図５に示されるクレーン仕様のクレーン１０を対象とした場合、上記に代えてブームもしくはブームトップに置き換えることができる。ここで、振れ止め制御開始用のスイッチがＯＮされた時点を基準とする前記旋回モータの旋回角度をθｍとする。すなわち、前記スイッチがＯＮされた瞬間のθｍ＝０である。また、平面視における旋回中心とジブトップとを結ぶ直線と、旋回中心と吊荷位置座標（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）の原点を結ぶ直線とがなす角度が旋回角度θと定義される。旋回角度θはジブ１８の旋回モータによる駆動によっても変化するが、ジブ１８（起伏体）の撓み（弾性変形）によっても変化する値であり、上記の旋回モータの旋回角度θｍとは必ずしも一致しない。以上の定義から、θおよびθｍが０でありジブトップから見たときの吊荷の振れが静止しているならば、旋回方向における吊荷位置ｘ_ｔも０となっているといえる。この結果、旋回方向における吊荷振れ制御は、下記の式１３で示される状態ｘをゼロにするように旋回角速度θ’ｍを決定する問題とみなすことができる。

以上のように、座標系と旋回方向の吊荷振れ制御の問題は、式１３に示される状態ｘをゼロにする問題と設定することができる。次に、旋回角速度θ’ｍの決定方法について説明する。具体的に、上記の座標系をもとにラグランジュの運動方程式を立式し、状態ｘについての状態方程式を構築する。この状態方程式をもとにθ’ｍを決定することによって状態ｘをゼロにするθ’ｍを導出することが可能となり、旋回方向において吊荷の振れを制止させることができる。

ここで、表１に示すように、ブーム１６の長さ、ジブ１８の長さ、ブーム１６およびジブ１８の角度（起伏角）をそれぞれ定義すると、ジブ１８の先端部の旋回半径ｒ_０は、下記の式１４によって表すことができる。なお、前述のクレーン仕様（図５）の場合には、式１４の第２項がゼロとなる。

また、ジブ１８の先端部（ジブトップ）の高さｈ_ｚは、下記の式１５によって表すことができる。この場合も、クレーン仕様（図５）の場合には、式１５の第２項がゼロとなる。

また、フックの荷重を含む吊荷の荷重（吊り荷重）および主巻ロープ５０の重さについては合成して一つの剛体とみなすことができＲ。吊り荷重Ｍ_ｌおよび主巻ロープ５０の重さの合成荷重Ｍ_ａｌｌは主巻ロープ５０のロープ長Ｌ_Ｍ、主巻ロープ５０のロープ密度ρ、主巻ロープ５０のロープ断面積Ｓ_Ｗを用いて下記の式１６のように表すことができる。

更に、吊荷および主巻ロープ５０の重心位置は、下記の式１７で定義されるαを用いてジブ１８の先端部（ジブトップ）から距離α×Ｌ_Ｍの位置にあるものとして求めることができる。

また、吊荷の上記重心周りの回転についての運動エネルギは下記の式１８で表すことができる。

また、主巻ロープ５０の上記重心周りの回転についての運動エネルギは下記の式１９で表すことができる。

この結果、吊荷および主巻ロープ５０の合成の慣性モーメントＩ_ａｌｌは下記の式２０によって表すことができる。

ここで、吊荷および主巻ロープ５０の運動エネルギＴ_Ｍ、ポテンシャルエネルギＵ_Ｍは下記の式２１、式２２によってそれぞれ表すことができる。

また、ジブ１８およびブーム１６の運動エネルギＴ_Ｊ、ポテンシャルエネルギＵ_Ｊは下記の式２３、式２４によってそれぞれ表すことができる。なお、式２４においてｇは重力加速度である。

以上より、運動エネルギＴ_ＭとＴ_Ｊとの総和である運動エネルギＴ、ポテンシャルエネルギＵ_ＭとＵ_Ｊとの総和であるポテンシャルエネルギＵは、下記の式２５、式２６のように表すことができる。

一方、吊荷位置はジブトップを中心として主巻ロープ５０の長さ（ロープ長）を半径とする球面上に拘束されることから、拘束条件φ＝０を考えると以下の式２７で示されるφが得られる。

更に、ジブ１８は振動を生じたとしても次第に減衰するため、所定の減衰係数ｃ_θを持つものと言える。このときの散逸関数Ｄは以下の式２８によって表すことができる。

以上までの各式を以下の式２９で示されるラグランジュの運動方程式にそれぞれ代入する。

そして、式２９において、二次の微小項を消去や近似することにより、線形の運動方程式を得ることができる。得られた運動方程式を変形することにより下記の式３０で示される状態方程式を得ることができる。

ここで、式３０に含まれるパラメータを以下に示す。まず、式３１から式４６に示されるようなａｘ１１からａｘ２８までを定義した上で、これらのａｘ１１からａｘ２８を用いて式３０に含まれるａ_ｘ１からａ_ｘ１０、ｂ_ｘ１、ｂ_ｘ２を式４７から式５８に示すようにそれぞれ表すことができる。

すなわち、式３０で示される状態方程式（第１状態方程式）では、吊荷旋回方向変位ｘ_ｔ、吊荷旋回方向速度ｘ’_ｔ、旋回角度θ、旋回角速度θ’、モータ旋回角度θ_ｍをそれぞれ入力とし、変数ｕ_１（ここでは旋回速度）の解を導くことができる。

＜半径方向における振れ止め制御のための状態方程式の導出について＞
図８は、本実施形態に係るクレーン１０の吊荷の半径方向における振れ止め制御を説明するためのモデル図である。吊荷位置の座標系の定義については、前述の旋回方向における吊荷振れ制御と同様である。吊荷位置座標の原点は前記旋回振れ止め制御開始用のスイッチを押した瞬間から作業者が操作部７００Ｂを操作せず無限時間経過したときの吊荷の停止位置と定義する。すなわち、旋回駆動部７０１が有する旋回モータ、ブーム起伏駆動部７０２Ａおよびジブ起伏駆動部７０２Ｂがそれぞれ有する起伏モータをいずれも動作させず、ジブ１８、ブーム１６の弾性振動及び吊荷揺れが静止する位置が原点とされる。ただし、ジブ１８、ブーム１６の弾性振動は吊荷の周期と比較すると十分に小さく、旋回方向における弾性振動と比較しても半径方向の弾性変形が吊荷の挙動に与える影響は少ない。このため、半径方向における吊荷振れ止め制御についてのモデル化では弾性変形の影響を無視し、ジブ１８の起伏操作によって吊荷の振れ制御をおこなうものとする。ジブ１８の起伏角について、制御開始時点での起伏角をγ_Ｊ０と定義し、制御を行うことで変化する起伏角をγ_Ｊと定義する。半径方向における振れ制御では、ジブ１８の起伏における角速度（起伏角速度γ’_Ｊ）を入力として制御を行うが、ジブ起伏角検出部７１２が検出する起伏角を利用した起伏角速度の実測値は高い周波数で変形する機構系の弾性変形の影響を受けやすいため、前述のように演算される起伏目標角速度γ’_ｒｅｆを積分して起伏角を取得し、フィードバック制御を行う。

ここで、表１に示すように、ブーム１６の長さをＬ_Ｂ、ジブ１８の長さをＬ_Ｊ、ブーム１６の角度（起伏角）をγ_Ｂ０、ジブ１８の角度（起伏角）をγ_Ｊ０＋γ_Ｊとした場合、制御中の平面視における旋回中心からジブ１８の先端部までの距離である旋回半径ｒ（作業半径）と、制御開始時の旋回半径ｒ_０は、それぞれ下記の式５９および式６０で表すことができる。

更に、ジブ１８の先端部（ジブトップ）の高さｈ_ｚは、下記の式６１で表すことができる。

この結果、ジブ１８の先端部の位置ベクトルは、下記の式６２で示される。

ここで、半径方向（前後方向）における主巻ロープ５０の回転についての運動エネルギは下記の式６３で表すことができる。

このとき、吊荷および主巻ロープ５０の運動エネルギＴ_Ｍ、ポテンシャルエネルギＵ_Ｍは下記の式６４および式６５でそれぞれ示される。

一方、ブーム１６、ジブ１８の運動エネルギＴ_ＪおよびポテンシャルエネルギＵ_Ｊは前述の式２３、式２４で表すことができる。また、仮想的にブーム１６の質量がブーム１６の先端部（ブームトップ）に集中しているとすると、ブーム１６の重心の座標（ｙ座標：ｙ_ｔ、ｚ座標：ｚ_ｔ）は、下記の式６６、式６７で表すことができる。

この結果、ジブ１８の重心の座標（ｙ座標：ｙ_Ｊ、ｚ座標：ｚ_Ｊ）は、下記の式６８、式６９で表すことができる。

以上より、運動エネルギＴ_ＭとＴ_Ｊとの総和である運動エネルギＴ、ポテンシャルエネルギＵ_ＭとＵ_Ｊとの総和であるポテンシャルエネルギＵは、下記の式７０、式７１のように表すことができる。

一方、吊荷位置はジブトップを中心として主巻ロープ５０の長さ（ロープ長）を半径とする球面上に拘束されることから、拘束条件φ＝０を考えると以下の式７２で示されるφが得られる。

以上までの各式を以下の式７３で示されるラグランジュの運動方程式にそれぞれ代入する。

式７３において、二次の微小項を消去や近似することにより、下記の式７４で示される線形の運動方程式を得ることができる。

ここで、式７４に含まれるパラメータを以下に示す。まず、式７５から式８６に示されるようにａｙ１１からａｙ１６、ａｙ２１からａｙ２６までを定義した上で、これらのａｙ１１からａｙ１６、ａｙ２１からａｙ２６を用いて式７４に含まれるａ_ｙ１、ａ_ｙ２、ａ_ｙ３、ｂ_ｙ１を式８７から式９０に示すようにそれぞれ表すことができる。

すなわち、式７４で示される状態方程式（第２状態方程式）では、吊荷半径方向変位ｙ_ｔ、吊荷半径方向速度ｙ’_ｔ、ジブ１８の起伏角γ_Ｊをそれぞれ入力とし、変数ｕ_２（ここでは起伏角速度、起伏目標角速度）の解を導くことができる。

＜弦振動の影響を抑制するためのフィルタ特性およびフィルタ処理について＞
前述のように、上記の各実施形態では、図４のステップＳ０５において、フィルタ設定部７００Ｇが、ジブ１８の先端部（起伏体先端部、主巻用ポイントシーブ５６）と前記吊荷（シーブ５８）との間において生じる主巻ロープ５０の弦振動における固有振動数に基づいて、所定のフィルタ特性を設定する（図５の場合は、ブーム１６の先端部と吊荷との間で生じる弦振動）。以下に、フィルタ設定部７００Ｇが設定するフィルタ特性について詳述する。図９および図１０は、本発明の各実施形態に係るクレーン１０の振れ止め制御のフィルタ特性を示すグラフである。

上記のフィルタ特性の設定（設計）に際して、入力Ｕから出力Ｙまでの伝達関数をＧ（ｓ）とすると，入力Ｕと出力Ｙとの関係は、下記の式９１によって表すことができる。

ここで、フィルタ特性の設定の一例として，特定帯域の周波数成分を除去する帯域除去フィルタである「ノッチフィルタ」を用いる場合、伝達関数Ｇ（ｓ）は、下記の式９２によって表すことができる。

ここで、ω_ａは除去したい帯域の周波数であり、ζは帯域幅であり、ζが小さいと帯域幅が狭くなる。フィルタ処理部７００Ｈにおいて演算に用いる場合は，離散値の信号を扱うため、一例として、ｚ変換を用いる。ｚ変換は、デジタル信号処理において、連続時間領域における線形時不変フィルタの伝達関数に変換する場合に、よく用いられる等角写像の一つである。ｚ変換を用いると，下記の式９３で示されるフィルタパラメータを導出することができる。ここで，ζ=１としている。

式９３のｔ_ｓは制御中のサンプリング周期である。図９および図１０は一例として，ζ=１、ω_ａ＝０．９×２π（ｒａｄ）、ｔ_ｓ＝０．０５（ｓｅｃ）の場合のフィルタ特性を示したものである。図９は、周波数ｆ（Ｈｚ）に対するゲイン特性、図１０は周波数ｆ（Ｈｚ）に対する位相特性である。後記で詳述する主巻ロープ５０の弦振動の固有振動数である０．９（Ｈｚ）の近傍では、伝達関数Ｇ（ｓ）のゲインが非常に小さな値を示しており、その成分が除去されていることがわかる。また、吊荷振れの振動数を０．１（Ｈｚ）とすると，伝達関数Ｇ（Ｓ）のゲインは大きな値を示しているとともに、位相遅れも１０（ｄｅｇ）程度とその影響は無視できるほど小さいことがわかる。なお、上記の説明ではフィルタ特性の設計の一例としてノッチフィルタを使用しているが，ノッチフィルタと同様に、主巻ロープ５０の弦振動の固有振動数の成分を取り除くことができるローパスフィルタを用いてフィルタ設定を行ってもよい。

次に、図４のステップＳ０６において、フィルタ処理部７００Ｈが実行するフィルタ処理について説明する。上記の各パラメータを用いて、現制御ステップでの出力ｙについて、下記の式９４によって表すことができる。

ここで、ｘは現制御ステップでの入力に相当し、ｘ_ｏｌｄ１、ｘ_ｏｌｄ２はそれぞれ１周期前、２周期前の制御ステップでの入力に相当する。更に、ｙ_ｏｌｄ１、ｙ_ｏｌｄ２はそれぞれ１周期前、２周期前の制御ステップでの出力に相当する。また、ａ１からａ５は、先の式９３に対応する。上記の各実施形態では、現制御ステップでの入力ｘは主巻ロープ５０の振れ角度および主巻ロープ５０の振れ角速度に相当する。式９４によって演算される出力ｙは、旋回方向における吊荷の振れ止め制御では、式１、式２における主巻ロープ５０の旋回方向における振れ角γｌ、振れ角速度γｌ′にそれぞれ入力される。同様に、半径方向における吊荷の振れ止め制御では、式５、式６における主巻ロープ５０の半径方向における振れ角γｒ、振れ角速度γ’ｒにそれぞれ入力される。

次に、上記のフィルタ設定において参照される主巻ロープ５０の固有振動数の算出方法について説明する。主巻ロープ５０の弦振動のｎ次の固有振動数ｆ_ｎは下記の式９５によって表される。

ここで、式９５のｌは主巻ロープ５０の長さであり、ロープ長さ検出部７１７によって検出される。また、Ｔは主巻ロープ５０に加わる張力であり、吊荷重量検出部７１８の検出値を主巻ロープ５０の掛け数で除することで算出される。更に、μは主巻ロープ５０の線密度であり吊荷ロープの特性で決まる値である。当該線密度は、旋回振れ止め装置７０が有する不図示の記憶部に記憶されている。ここで、前述のノッチフィルタで除去する主巻ロープ５０の弦振動の固有振動数は、最も振幅が大きい１次モードを対象とすることが望ましい（ｎ＝１）。なお、主巻ロープ５０の弦振動の高次モードの固有振動数もローパスフィルタなどによって除去されてもよい。このように、フィルタ設定部７００Ｇは、主巻ロープ５０の長さと、吊荷荷重と、ロープの掛け数とから演算した主巻ロープ５０の張力から弦振動の固有振動数を演算する。

なお、上記のようなフィルタ処理を行わない場合、吊荷位置のフィードバック制御量から求められる旋回目標速度には弦の振動（弦振動）の成分が含まれており、主巻ロープ５０の弦振動が助長されやすく、吊荷の振れが収まりにくいという問題が生じる。より具体的には、上記のような弦振動が生じることによって検出される主巻ロープ５０の振れ角には弦振動の周波数成分が大きく含まれることになる。前述のように、主巻ロープ５０の振れ角から吊荷位置および旋回目標速度が演算されるため、結果的に旋回目標速度に主巻ロープ５０の弦振動成分が含まれることとなる。このような制御を繰り返した場合、主巻ロープ５０の弦振動が更に増大され、結果として主巻ロープ５０の弦振動に起因する旋回方向における挙動が徐々に大きくなり、吊荷の振れが収束しにくくなる。一方、上記の各実施形態では、フィルタ設定部７００Ｇおよびフィルタ処理部７００Ｈが適切なフィルタ特性に基づくフィルタ処理を実行するため、上記のような弦振動の影響を抑止することができる。

以上、本発明の各実施形態に係る旋回振れ止め装置７０によれば、ブーム１６、ジブ１８などの起伏体を有するクレーン１０において、制御ゲイン設定部７２６が、制御モデルに基づいて、各制御量（第１状態量）（吊荷旋回方向変位Ｘ１、吊荷旋回方向速度Ｘ２、起伏体先端部変位Ｘ３、起伏体先端部速度Ｘ４および旋回角Ｘ５）および入力量（旋回速度）の重み付き和の時間積分が最小化するように制御ゲインＧ１～Ｇ５（複数の第１制御ゲイン）を決定する。そして、目標速度演算部７２７が、前記制御量と前記制御ゲインとに基づいて旋回目標速度を演算し、指令情報演算部７２８が旋回目標速度になるように旋回駆動部７０１を駆動する。このため、旋回方向における吊荷の振れ止めを安定して行うことが可能となる。

特に、上記の各実施形態では、フィルタ設定部７００Ｇがジブ１８の先端部（起伏体先端部）と吊荷との間において生じる主巻ロープ５０の弦振動における固有振動数に基づいてフィルタ特性を設定し、フィルタ処理部７００Ｈが前記フィルタ特性に基づいてロープ振れ角検出部７１５（吊荷変位検出部）から出力された主巻ロープ５０の振れ角（吊荷変位）に対応する信号およびロープ振れ角速度検出部７１６から出力された主巻ロープ５０の振れ角速度（吊荷速度）に対応する信号のそれぞれの信号に対してフィルタ処理を施すため、検出される前記吊荷変位および前記吊荷速度から吊荷の弦振動の影響を取り除くことができる。このため、制御量演算部７００Ｆが前記弦振動の影響を取り除いた吊荷変位および吊荷速度に基づいて複数の第１状態量を演算し、目標速度演算部７２７が前記演算された複数の第１状態量と制御ゲイン設定部７２６によって設定された複数の第１制御ゲインとに基づいて旋回体１２の旋回目標速度を設定することができる。この結果、吊荷の弦振動の影響を抑えつつ、旋回体１２の旋回動作によって吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

更に、上記の各実施形態では、制御ゲイン設定部７２６が、少なくとも起伏体（ブーム１６、ジブ１８）の弾性変形に対応する項を含むように予め設定された前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって旋回体１２（起伏体）の旋回速度を変数とする状態方程式から、前記５つの第１状態量にそれぞれ対応する５つの制御ゲインＧ１～Ｇ５を設定する。そして、目標速度演算部７２７は、制御ゲイン設定部７２６によって設定された前記５つの制御ゲインと、制御量演算部７００Ｆによって演算された前記５つの状態量の現在値とから、旋回体１２の旋回速度の目標値である旋回目標速度を演算する。そして、指令情報演算部７２８および駆動制御部７００は、旋回体１２の旋回速度が目標速度演算部７２７によって演算された前記旋回目標速度（速度の大きさ、方向を含む）となるように、旋回駆動部７０１に対して前記旋回目標速度に対応する指令情報を出力する。

このような構成によれば、制御ゲイン設定部７２６は、起伏体の弾性変形を考慮した状態方程式に基づいて、各状態量の制御ゲインＧ１～Ｇ５を設定する。また、目標速度演算部７２７は、制御量演算部７００Ｆによって演算された各状態量と、制御ゲイン設定部７２６によって設定された各制御ゲインとに基づいて、旋回体１２の旋回目標速度Ｖｒｅｆを設定する。上記の状態量には、吊荷の変位および速度に加えて、起伏体先端部の変位および速度が含まれているため、吊荷ロープのロープ長さ情報とあわせることで、吊荷と起伏体先端部との相対位置が加味されながら、吊荷の旋回振れ制御を行うことができる。このため、旋回動作によって起伏体に付与される慣性モーメントや吊荷の荷重によって起伏体に撓みなどの弾性変形が生じている場合でも、吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

また、上記の各実施形態では、制御目標量設定部７２０は、制御判断部７１９によって旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断され前記制御開始信号が出力されると、クレーン１０の平面視において起伏体が弾性変形していないと仮定した場合における前記起伏体先端部の鉛直下方の位置を前記目標位置として前記旋回角、前記起伏体先端部変位および前記吊荷変位の目標状態量（第１目標状態量）をそれぞれ設定し、更に、前記吊荷速度および前記起伏体先端部速度の目標状態量（第１目標状態量）をそれぞれゼロに設定する。

このような構成によれば、制御開始信号が出力された時点での起伏体先端部の位置を基準として、吊荷の旋回振れを収束させるための目標位置が設定される。このため、起伏体の弾性変形を考慮することなく常に起伏体先端部を吊荷の上方の位置に移動させるように上部本体の旋回動作を制御する他の旋回振れ止め装置のように、起伏体先端部が吊荷の動きに後追いし旋回方向の切換えが頻繁に行われることがなく、最終的な目標位置に応じた旋回動作の制御によって吊荷の振れを早期に収束させることができる。

更に、制御ゲイン設定部７２６は、前記５つの状態量と旋回体１２の旋回速度とを含む重み付き和の時間に対する積分値が最も小さくなるように前記５つの制御ゲインＧ１～Ｇ５を設定する。このため、吊荷の旋回振れを早期に収束させるための制御ゲインを短時間で設定することができる。なお、この制御ゲインの設定の方法としては、いわゆる極配置法に基づく方法やＨ無限大制御に基づく方法を採用しても良い。本実施形態に係る制御ゲインの設定の方法は、いわゆるＬＱ最適制御（Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）（線形二次最適制御）に従ったものである。当該ＬＱ最適制御は、上記の極配置法と比較して、制御系が外乱に対してロバストとなるように設計しやすい特徴がある。また、ＬＱ最適制御は、Ｈ無限大制御と比較して制御系の設計が容易であるとともに、外乱の影響を受けてもその効果を発揮しやすいという特徴がある。

更に、上記の各実施形態では、旋回方向に加えて、半径方向（前後方向）における吊荷の振れ止め制御が実現される。具体的に、制御目標量設定部７２０は、制御判断部７１９によって旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、旋回体１２の旋回動作の半径方向における吊荷の変位である吊荷半径方向変位、吊荷の半径方向における速度である吊荷半径方向速度、起伏体の起伏角を含む複数の第２状態量について、吊荷を更に半径方向において静止させるための目標状態量（第２目標状態量）をそれぞれ設定する。制御ゲイン設定部７２６は、吊荷の挙動に関する状態方程式であって起伏体の起伏角速度を変数とする第２状態方程式に基づいて、前記複数の第２状態量にそれぞれ対応する複数の第２制御ゲインを設定する。また、制御量演算部７００Ｆは、ブーム長さ情報取得部７０８およびジブ長さ情報取得部７０９から出力された起伏体長さ情報と、ブーム起伏角検出部７１１およびジブ起伏角検出部７１２から出力された起伏角と、ジブトップ変位検出部７１３から出力された起伏体先端部変位と、ジブトップ速度検出部７１４から出力された起伏体先端部速度と、フィルタ処理部７００Ｈから出力されたフィルタ処理後の吊荷変位（被処理吊荷変位）と、フィルタ処理部７００Ｈから出力されたフィルタ処理後の吊荷速度（被処理吊荷速度）と、ロープ長さ検出部７１７から出力されたロープ長さ情報と、吊荷重量検出部７１８から出力された吊荷重量情報と、制御目標量設定部７２０によって設定された前記複数の第２状態量の第２目標状態量に基づいて、前記複数の第２状態量の現在値を更に演算する。そして、目標速度演算部７２７は、制御ゲイン設定部７２６によって設定された前記複数の第２制御ゲインと、制御量演算部７００Ｆによって演算された前記複数の第２状態量の現在値とから、ジブ１８の起伏における角速度の目標値である起伏目標角速度を演算し、指令情報演算部７２８は、ジブ１８の起伏における角速度が目標速度演算部７２７によって演算された前記起伏目標角速度となるように、ジブ起伏駆動部７０２Ｂに対して前記起伏目標角速度に対応する指令情報を出力する。

このような構成によれば、吊荷の旋回方向における振れを収束させることに加えて、吊荷の弦振動の影響を抑えつつ起伏体（ジブ１８）の起伏動作によって吊荷の半径方向における振れを安定して収束させることが可能となる。

以上、本発明の各実施形態に係る旋回振れ止め装置７０およびこれを備えたクレーン１０について説明した。このような構成によれば、クレーン１０において、吊荷の弦振動の影響を抑えつつ旋回体１２の旋回動作によって吊荷の旋回方向における振れを安定して収束させることが可能となる。更に、吊荷の弦振動の影響を抑えつつジブ１８の起伏動作によって吊荷の半径方向における振れを安定して収束させることが可能となる。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

（１）上記の各実施形態では、旋回方向に加えて半径方向における吊荷の振れ止め制御が実行される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。吊荷の旋回方向における振れ止め制御のみが実行される態様でもよい。

（２）また、上記の実施形態では、上記の各実施形態に係る旋回振れ止め装置７０が適用されるクレーンの構造は、図１、図５に示されるクレーン１０に限定されるものではなく、他の構造を有するクレーンであってもよい。また、上記の制御量（状態量）および対応する制御ゲインの数は上記に限定されるものではなく、旋回方向における振れ止め制御では少なくとも５つの制御量および制御ゲインが設定されればよく、半径方向の振れ止め制御では、少なくとも３つの制御量および制御ゲインが設定されればよい。

１０ クレーン
１２ 旋回体（上部本体）
１３ カウンタウエイト
１４ 走行体（下部本体）
１５ キャブ
１６ ブーム（起伏体）
１８ ジブ（起伏体）
２０ マスト
３０ ブーム起伏用ウインチ
３２ ジブ起伏用ウインチ
３４ 主巻用ウインチ
３８ ブーム起伏用ロープ
４４ ジブ起伏用ロープ
５０ 主巻ロープ（吊荷ロープ）
５７ 主フック
７０ 旋回振れ止め装置
７００ 駆動制御部（指令情報出力部）
７００Ａ 駆動部
７００Ｂ 操作部
７００Ｃ 情報取得部
７００Ｄ 検出部
７００Ｅ 制振制御部
７００Ｆ 制御量演算部（状態量演算部）
７００Ｇ フィルタ設定部
７００Ｈ フィルタ処理部
７０１ 旋回駆動部
７０２Ａ ブーム起伏駆動部（起伏体駆動部）
７０２Ｂ ジブ起伏駆動部（起伏体駆動部）
７０３ ウインチ駆動部（吊荷駆動部）
７０４ 旋回操作部（旋回用操作部）
７０５Ａ ブーム起伏操作部（起伏用操作部）
７０５Ｂ ジブ起伏操作部（起伏用操作部）
７０６ ウインチ操作部（昇降用操作部）
７０８ ブーム長さ情報取得部（起伏体長さ情報取得部）
７０９ ジブ長さ情報取得部（起伏体長さ情報取得部）
７１０ 旋回角検出部
７１１ ブーム起伏角検出部（起伏角検出部）
７１２ ジブ起伏角検出部（起伏角検出部）
７１３ ジブトップ変位検出部（起伏体変位検出部）
７１４ ジブトップ速度検出部（起伏体速度検出部）
７１５ ロープ振れ角検出部（吊荷変位検出部）
７１６ ロープ振れ角速度検出部（吊荷速度検出部）
７１７ ロープ長さ検出部（ロープ長さ情報取得部）
７１８ 吊荷重量検出部（吊荷重量情報取得部）
７１９ 制御判断部（制御開始条件判断部）
７２０ 制御目標量設定部（目標状態量設定部）
７２６ 制御ゲイン設定部
７２７ 目標速度演算部
７２８ 指令情報演算部（指令情報出力部）
Ｘ１ 吊荷旋回方向変位（第１状態量）
Ｘ２ 吊荷旋回方向速度（第１状態量）
Ｘ３ 起伏体先端部変位（第１状態量）
Ｘ４ 起伏体先端部速度（第１状態量）
Ｘ５ 旋回角（第１状態量）
Ｘ６ 吊荷半径方向変位（第２状態量）
Ｘ７ 吊荷半径方向速度（第２状態量）
Ｘ８ 起伏角（第２状態量）

Claims (6)

1. 下部本体と、
   前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、
   前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持され、起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、
   前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、
   前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、
   前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、
   前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、
   前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、
   前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、
   前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、
   を有するクレーンに搭載され、前記上部本体の旋回動作停止後に前記吊荷ロープに接続された前記吊荷が前記起伏体先端部を支点として振れる現象である吊荷の旋回振れを抑えることが可能なクレーンの旋回振れ止め装置であって、
   前記起伏体基端部と前記起伏体先端部とを結ぶ方向である起伏体長手方向における当該起伏体の長さに対応する情報である起伏体長さ情報を取得し出力する起伏体長さ情報取得部と、
   前記上部本体の前記旋回中心軸回りの旋回角を検出および出力する旋回角検出部と、
   前記回転中心軸回りの前記起伏体の起伏角を検出および出力する起伏角検出部と、
   前記起伏体先端部の前記旋回方向における変位である起伏体先端部変位を検出および出力する起伏体変位検出部と、
   前記起伏体先端部の前記旋回方向における速度である起伏体先端部速度を検出および出力する起伏体速度検出部と、
   前記起伏体先端部に対する前記吊荷の変位である吊荷変位を検出するとともに当該吊荷変位に対応する信号を出力する吊荷変位検出部と、
   前記起伏体先端部に対する前記吊荷変位の単位時間あたりの変化量である吊荷速度を検出するとともに当該吊荷速度に対応する信号を出力する吊荷速度検出部と、
   前記起伏体先端部と前記吊荷との間の前記吊荷ロープの長さに対応する情報であるロープ長さ情報を取得し出力するロープ長さ情報取得部と、
   前記吊荷の重量に関する情報である吊荷重量情報を取得し出力する吊荷重量情報取得部と、
   前記旋回用操作部が前記旋回用位置に設定されることに応じて前記旋回駆動部が前記上部本体を所定の旋回方向に旋回させたのち、前記旋回用操作部、前記起伏用操作部および前記昇降用操作部のすべての操作部が前記中立位置にそれぞれ設定されることで成立する旋回振れ止め制御開始条件が満たされているか否かを判断する制御開始条件判断部と、
   前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記吊荷の前記旋回方向における変位である吊荷旋回方向変位、前記吊荷の前記旋回方向における速度である吊荷旋回方向速度、前記起伏体先端部変位、前記起伏体先端部速度、前記旋回角を含む複数の第１状態量について、所定の目標位置において前記吊荷を前記旋回方向において静止させるための第１目標状態量をそれぞれ設定する目標状態量設定部と、
   前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって前記上部本体の旋回速度を変数とする状態方程式に基づいて、前記複数の第１状態量にそれぞれ対応する複数の第１制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、
   前記起伏体先端部と前記吊荷との間において生じる前記吊荷ロープの弦振動における固有振動数に基づいてフィルタ特性を設定するフィルタ特性設定部と、
   前記吊荷変位検出部から出力された前記吊荷変位に対応する信号および前記吊荷速度検出部から出力された前記吊荷速度に対応する信号のそれぞれの信号に対して、前記フィルタ特性設定部によって設定された前記フィルタ特性に基づいて前記吊荷の弦振動の前記固有振動数に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理を実行するフィルタ処理部であって、前記フィルタ処理を受けた前記吊荷変位に対応する信号によって構成される被処理吊荷変位と、前記フィルタ処理を受けた前記吊荷速度に対応する信号によって構成される被処理吊荷速度と、をそれぞれ出力するフィルタ処理部と、
   前記起伏体長さ情報取得部から出力された前記起伏体長さ情報と、前記旋回角検出部から出力された前記旋回角と、前記起伏角検出部から出力された前記起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷変位と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の第１状態量の前記第１目標状態量とに基づいて、前記複数の第１状態量の現在値をそれぞれ演算する状態量演算部と、
   前記制御ゲイン設定部によって設定された前記複数の第１制御ゲインと、前記状態量演算部によって演算された前記複数の第１状態量の現在値とから、前記旋回速度の目標値である旋回目標速度を演算する目標速度演算部と、
   前記上部本体の旋回速度が前記目標速度演算部によって演算された前記旋回目標速度となるように、前記旋回駆動部に対して前記旋回目標速度に対応する指令情報を出力する指令情報出力部と、
   を備える、クレーンの旋回振れ止め装置。
2. 制御ゲイン設定部が前記複数の第１制御ゲインを設定するための前記状態方程式は、前記起伏体の弾性変形に対応する項を含むように設定されている、請求項１に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
3. 前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記クレーンの平面視において前記起伏体が弾性変形していないと仮定した場合における前記起伏体先端部の鉛直下方の位置を前記目標位置として前記旋回角、前記起伏体先端部変位および前記吊荷旋回方向変位の前記第１目標状態量をそれぞれ設定し、更に、前記吊荷旋回方向速度および前記起伏体先端部速度の前記第１目標状態量をそれぞれゼロに設定する、請求項１または２に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
4. 前記制御ゲイン設定部は、前記複数の第１状態量と前記旋回速度とを含む重み付き和の時間に対する積分値が最も小さくなるように前記複数の第１制御ゲインを設定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
5. 前記目標状態量設定部は、前記制御開始条件判断部によって前記旋回振れ止め制御開始条件が満たされていると判断されると、前記上部本体の旋回動作の半径方向における前記吊荷の変位である吊荷半径方向変位、前記吊荷の前記半径方向における速度である吊荷半径方向速度、前記起伏角を含む複数の第２状態量について、前記吊荷を更に前記半径方向において静止させるための第２目標状態量をそれぞれ設定し、
   前記制御ゲイン設定部は、前記吊荷の挙動に関する状態方程式であって前記起伏体の前記起伏角を変数とする第２状態方程式に基づいて、前記複数の第２状態量にそれぞれ対応する複数の第２制御ゲインを設定し、
   前記状態量演算部は、前記起伏体長さ情報取得部から出力された前記起伏体長さ情報と、前記起伏角検出部から出力された前記起伏角と、前記起伏体変位検出部から出力された前記起伏体先端部変位と、前記起伏体速度検出部から出力された前記起伏体先端部速度と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷変位と、前記フィルタ処理部から出力された前記被処理吊荷速度と、前記ロープ長さ情報取得部から出力された前記ロープ長さ情報と、前記吊荷重量情報取得部から出力された前記吊荷重量情報と、前記目標状態量設定部によって設定された前記複数の第２状態量の第２目標状態量とに基づいて、前記複数の第２状態量の現在値を更に演算し、
   目標速度演算部は、前記制御ゲイン設定部によって設定された前記複数の第２制御ゲインと、前記状態量演算部によって演算された前記複数の第２状態量の現在値とから、前記起伏体の起伏における角速度の目標値である起伏目標角速度を演算し、
   指令情報出力部は、前記起伏体の起伏における角速度が前記目標速度演算部によって演算された前記起伏目標角速度となるように、前記起伏体駆動部に対して前記起伏目標角速度に対応する指令情報を出力する、請求項１乃至４の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置。
6. 下部本体と、
   前記下部本体に上下方向に延びる旋回中心軸回りに旋回可能に支持された上部本体と、
   前記上部本体に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能なように支持された起伏体基端部と、前記起伏体基端部とは反対の起伏体先端部とを含む起伏体と、
   前記起伏体先端部から垂下され吊荷に接続される吊荷ロープと、
   前記上部本体を前記旋回中心軸回りに第１旋回方向および前記第１旋回方向とは反対の第２旋回方向にそれぞれ旋回駆動することが可能な旋回駆動部と、
   前記上部本体を旋回駆動するための操作を受け付ける旋回用操作部であって、前記上部本体を前記第１旋回方向および前記第２旋回方向にそれぞれ旋回させるための旋回用位置と前記上部本体の旋回を停止させるための中立位置との間で切換可能な、旋回用操作部と、
   前記起伏体を前記回転中心軸回りに起伏方向に回動することが可能な起伏体駆動部と、
   前記起伏体を起伏するための操作を受け付ける起伏用操作部であって、前記起伏体を起伏させるための起伏用位置と前記起伏体の起伏を停止させるための中立位置との間で切換可能な、起伏用操作部と、
   前記吊荷ロープの巻き取りおよび繰り出しを行うことで前記吊荷を地面に対して相対的に昇降させることが可能な吊荷駆動部と、
   前記吊荷を昇降させるための操作を受け付ける昇降用操作部であって、前記吊荷を昇降させるための昇降用位置と前記吊荷の昇降を停止させるための中立位置との間で切換可能な、昇降用操作部と、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載のクレーンの旋回振れ止め装置と、
   を備える、クレーン。

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