JP2772883B2 - Crane steadying / positioning control device and control method - Google Patents

Crane steadying / positioning control device and control method

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JP2772883B2
JP2772883B2 JP4014282A JP1428292A JP2772883B2 JP 2772883 B2 JP2772883 B2 JP 2772883B2 JP 4014282 A JP4014282 A JP 4014282A JP 1428292 A JP1428292 A JP 1428292A JP 2772883 B2 JP2772883 B2 JP 2772883B2
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crane
positioning
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文秀 相川
克己 舞原
康文 入江
潤 伊藤
博久 右田
直樹 乳井
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川鉄マシナリー株式会社
富士電機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は港湾、製鉄所、各種工場
等の荷役作業に使用するクレーンの制御装置と制御方法
の改良に関するものであり、制御装置や制御方法の複雑
化を招くことなしに、短時間でクレーンの吊り荷の振れ
止めと正確な位置決めとを両立制御できるようにしたク
レーンの振れ止め・位置決め制御装置及び制御方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a control device and a control method of a crane used for cargo handling work in harbors, steelworks, various factories, etc., without complicating the control device and the control method. More particularly, the present invention relates to a crane steadying / positioning control device and control method capable of controlling both the steadying of a suspended load of a crane and accurate positioning in a short time.
【0002】[0002]
【従来の技術】クレーンの運転制御に於いては、(イ)
台車を短時間内に目標位置へ正確に到達させると共に、
(ロ)移動中の吊り荷の振れ角及び目標位置へ到達した
際の吊り荷の振れ角を零にするのが最も望ましい制御形
態であり、上述の如き理想的なクレーンの振れ止め・位
置決め制御を達成するために、これ迄に各種の制御方式
が開発されている。
2. Description of the Related Art In operation control of a crane, (a)
While making the bogie accurately reach the target position within a short time,
(B) The most desirable control mode is to make the swing angle of the suspended load during movement and the swing angle of the suspended load when it reaches the target position zero. The ideal crane steadying / positioning control as described above. To achieve the above, various control methods have been developed so far.
【0003】図15は、従前のクレーンの振れ止め・位
置決め制御の一例を示すものであり、台車が目標位置に
達して停止した際の吊り荷の振れ角を零とすべき加速・
減速・低速運転から成る台車の制御速度パターンPを予
め算出しておき、この制御速度パターンPに追従するよ
うに台車の走行を制御する方法である。しかし、前記従
前のクレーンの振れ止め・位置決め制御方法に於いて
は、吊り荷の振れ角に対して台車の速度制御系が所謂オ
ープンループになっている。そのため、初期振れや突風
・制御遅れ時間・振れ周期の計算誤差等に起因する振れ
が発生した場合でも、これ等を減少させるための補正を
一切加えることができず、所望の振れ止め・位置決め制
御が達成できないと云う欠点がある。
FIG. 15 shows an example of the conventional anti-sway / positioning control of a crane. The acceleration and acceleration control for setting the swing angle of the suspended load to zero when the bogie reaches the target position and stops.
This is a method in which a control speed pattern P of a bogie composed of deceleration and low-speed operation is calculated in advance, and the running of the bogie is controlled so as to follow the control speed pattern P. However, in the above-described conventional method for controlling the movement of the crane to prevent the swing from moving, the speed control system of the bogie is a so-called open loop with respect to the swing angle of the suspended load. For this reason, even if a shake occurs due to an initial shake, a gust, a control delay time, a shake period calculation error, etc., no correction can be added to reduce such shake, and a desired shake stop / positioning control can be performed. Has the disadvantage that it cannot be achieved.
【0004】一方、上述の如き従前の振れ止め・位置決
め制御に於ける問題を解決する一つの方法として、図1
6に示すようなクレーンの運転制御系を構成し、プロセ
ッサーからのアクチエータへ加える制御指令Sの決定を
ファジー推論によって行うことにより、初期振れや突風
等の外乱の存在下でも、高精度なクレーンの振れ止め・
位置決め制御を達成せんとする制御方法が開発されてい
る(特開昭60−218290号等)。即ち、当該制御
方法は、クレーンのダイナミックスをロープ系とトロリ
ー系(台車系)に分けて解析し、ロープ系について、
1 の加速度でT1 時間だけ走行させることにより、T
1 後にロープ系の振れを止める条件を、また台車系に
ついて、u2 の加速度でT2 時間だけ走行させることに
より、T2 後に台車を目標位置に停止させる条件を夫々
論理式の型で求め、更に、実際に設定した加速度入力
u及び時間Tに対する終端時刻に於けるロープ系の誤差
(残留振れ)J1と台車系の誤差(停止位置誤差)J2
を論理式の型で夫々求めると共に、プロセッサーに於い
て、クレーンのセンサー(クレーン位置、速度、ロープ
振れ角等の検出器)からの検出値を用いて前記残留振れ
1 及び停止位置誤差J2 を所定時間ごとに演算する。
そして、この演算した残留振れJ1 及び停止位置誤差J
2 を、現在の状態で制御入力uを指令したときの終端時
刻における評価指標の値の予測値として捉え、この評価
予測値を用いてファジー推論により、アクチエータへ加
える制御指令Sを決定するものである。
[0004] On the other hand, as one method for solving the problem in the conventional steady rest / positioning control as described above, FIG.
6, the control command S to be applied to the actuator from the processor is determined by fuzzy inference, so that a highly accurate crane operation can be performed even in the presence of disturbances such as initial run-out and gusts. Steady rest
A control method for achieving the positioning control has been developed (JP-A-60-218290). In other words, the control method analyzes the dynamics of the crane by dividing it into a rope system and a trolley system (bogie system).
By running at the acceleration of u 1 for T 1 time, T
The condition for stopping the swing of the rope system after 1 and the condition for stopping the truck at the target position after T 2 by running the truck system at the acceleration of u 2 for T 2 hours are obtained in the form of logical expressions, respectively. further, actually the set acceleration input u and the error of in rope system at the end time for the time T (the residual vibration) J 1 and carriage system error (stop position error) J 2
Are obtained in the form of logical expressions, and the residual run-out J 1 and the stop position error J 2 are detected by the processor using values detected by crane sensors (detectors for crane position, speed, rope swing angle, etc.). Is calculated every predetermined time.
Then, the calculated residual runout J 1 and stop position error J are calculated.
2 is regarded as a predicted value of the value of the evaluation index at the end time when the control input u is commanded in the current state, and the control command S to be applied to the actuator is determined by fuzzy inference using the evaluated predicted value. is there.
【0005】ところで、実際のクレーンに於いて、目標
位置にクレーンを止めようとすれば、減速を行う必要が
ある。しかし、減速を行うと振れが発生することにな
り、この振れを止めるためには加速を必要とする。この
様に、位置決めのための操作と振れ止めのための操作と
は操作方向が異なるうえ、位置決めを行うためには最終
的に減速を行う必要があり、しかも、その減速度の大き
さと減速を行う時間によって移動距離が異なることにな
る。また、オペレータは経験による感覚的な操作を行
い、振れと位置の状態を見ながら加速−減速又は減速−
加速−減速をレバー操作(若しくはボタン操作)で繰り
返し、最後の位置決めと振れ止めは、時間的な推移を見
ながら一瞬の加減動作を行うことにより行っている。つ
まり、振れ止め制御と位置決め制御とを両立させるため
には、操作のタイミングや操作の継続時間を制御指令と
してアクチエータへ加えることが必要となる。
In an actual crane, if the crane is to be stopped at a target position, it is necessary to decelerate. However, when the vehicle is decelerated, a shake occurs, and acceleration is required to stop the shake. In this way, the operation for positioning and the operation for steadying are different in the operation direction, and in order to perform positioning, it is necessary to finally perform deceleration. The moving distance will differ depending on the time taken. In addition, the operator performs an intuitive operation based on experience, and observes the state of the shake and the position to accelerate or decelerate or decelerate.
Acceleration-deceleration is repeated by lever operation (or button operation), and final positioning and steadying are performed by performing an instantaneous increase / decrease operation while observing a temporal transition. That is, in order to achieve both the steady rest control and the positioning control, it is necessary to add the operation timing and the operation continuation time to the actuator as a control command.
【0006】ところが、前記特開昭60−218290
号に於いては、ロープ系の残留振れJ1 と台車系の停止
位置誤差J2 との二種類の評価予測値からファジー推論
により制御指令を決定する構成としているため、予測値
を求める物理モデルを精度よく与える必要があり、前記
のような複雑で相反する系のモデル化には、多大の労力
を要すると云う難点がある。
[0006] However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-218290 describes the above.
Since at the item, has a configuration that determines the control command by the fuzzy inference from the two types of evaluation prediction value of the residual vibration J 1 and stop position error J 2 of the cart-based rope system, physical models for determining the predicted value Is required to be given with high accuracy, and there is a drawback in that modeling of such a complex and contradictory system requires a great deal of labor.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本件発明は、従前のク
レーンの振れ止め・位置決め制御に於ける上述の如き問
題、即ち(イ)予め算定した制御速度パターンに台車の
走行速度を追従させる制御方式にあっては、初期振れや
突風等の外乱による振れを消滅させることが不可能であ
り、振れ止め・位置決め制御の安定性に欠けること、
(ロ)従前のファジー推論によりアクチエータへの制御
指令を決定するようにした制御方式にあっては、精密な
物理モデルを作成するために膨大な労力を必要とするこ
と等の問題を解決せんとするものであり、ファジー推論
を応用した複雑な制御システムを使用することなしに、
多数の振れ止め・位置決め試験の結果から導出した制御
数式を用いて制御の指標に相当する値を算定し、当該算
定値を用いて台車の走行速度を制御することにより、比
較的簡単な制御装置を用いて高精度な振れ止め・位置決
め制御を短時間内に両立できるようにした制御装置及び
制御方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the above-mentioned problem in the conventional anti-sway / positioning control of a crane, namely, (a) a control system for causing the traveling speed of a bogie to follow a control speed pattern calculated in advance. , It is impossible to eliminate vibrations due to disturbances such as initial vibrations and gusts, and lacks stability of vibration prevention and positioning control,
(B) In the conventional control method in which the control command to the actuator is determined by the fuzzy inference, it is necessary to solve a problem such as a huge amount of labor is required to create a precise physical model. Without using complex control systems that apply fuzzy inference,
A relatively simple control device that calculates a value corresponding to a control index using a control formula derived from the results of a large number of steady rest / positioning tests and controls the traveling speed of the bogie using the calculated value The present invention provides a control device and a control method that make it possible to achieve both high-accuracy steady rest and positioning control within a short time by using the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本件装置発明は、クレー
ンの位置、速度、ワイヤロープの振れ角及び振れ角速度
の測定装置と;前記クレーンの速度制御装置と;前記測
定装置からの検出値が入力され、速度制御装置へ制御速
度指令を出力する制御速度指令演算装置とを備えたクレ
ーンの振れ止め・位置決め制御装置に於いて、制御速度
指令演算装置から出力する制御速度パターンとして少な
くとも低速振れ止め・位置決めパターンを設け、この低
速振れ止め・位置決めパターンに於いて、Vr (t) =±
F(|±β−Uf |,|Xl |)なる制御速度指令Vr
(t) (但し、Fは関数を表わす記号,βは減速度(m/
sec2),Uf は低速振れ止め加減速調整量(m/se
c2),Xl は目標点までの残距離(m)、β−Uf >0
のときVr (t) は+、β−Uf<0のときVr (t) は−
とする)を出力するようにしたことを発明の基本構成と
するものである。また、本件方法発明は、クレーンの位
置、速度、ワイヤロープの振れ角及び振れ角速度の検出
値から制御速度指令演算装置に於いて制御速度指令を演
算し、当該制御速度指令をクレーンの速度制御装置へ入
力することにより、クレーンの振れ止め・位置決めを行
うようにしたクレーンの振れ止め・位置決め制御方法に
於いて、制御速度指令演算装置から出力する制御速度パ
ターンとして少なくとも低速振れ止め・位置決めパター
ンを設け、この低速振れ止め・位置決めパターンに於い
て、Vr (t) =±F(|±β−Uf |,|Xl |)なる
制御速度指令Vr (t) (但し、Fは関数を表わす記号,
βは減速度(m/sec2),Uf は低速振れ止め加減速調
整量(m/sec2),Xl は目標点までの残距離(m)、
β−Uf >0のときVr (t) は+、β−Uf <0のとき
r (t) は−とする)を出力するようにしたことを発明
の基本構成とするものである。
According to the present invention, there is provided a measuring device for measuring the position and speed of a crane, a deflection angle and a deflection angular speed of a wire rope, a speed control device of the crane, and a detection value from the measurement device. And a control speed command calculating device for outputting a control speed command to the speed control device, the crane steadying / positioning control device includes a control speed pattern output from the control speed command calculating device. A positioning pattern is provided, and in this low-speed steady rest / positioning pattern, V r (t) = ±
F (| ± β-U f |, | X l |) control speed command V r
(t) (where F is a symbol representing a function and β is a deceleration (m /
sec 2 ), U f is the low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount (m / se
c 2 ), X l is the remaining distance (m) to the target point, β−U f > 0
Vr (t) is + when β− Uf <0, and Vr (t) is −
) Is output as the basic configuration of the present invention. Further, the method invention calculates a control speed command in a control speed command calculation device from a detected value of a position, a speed of the crane, a deflection angle of a wire rope and a deflection angular speed, and converts the control speed command into a speed control device of the crane. In the method for controlling the steadying and positioning of the crane in which the steadying and positioning of the crane are performed by inputting to the at least, a low-speed steadying and positioning pattern is provided as the control speed pattern output from the control speed command calculation device. In this low-speed steady rest / positioning pattern, a control speed command V r (t) where V r (t) = ± F (| ± β−U f |, | X l |) (where F is a function Symbol,
β is the deceleration (m / sec 2 ), U f is the low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount (m / sec 2 ), Xl is the remaining distance to the target point (m),
When β-U f > 0, V r (t) is +, and when β-U f <0, V r (t) is −. is there.
【0009】[0009]
【作用】クレーンは、制御速度指令演算装置から出力さ
れた加速パターン制御速度Vα(t) により加速され、高
速振れ止め制御速度Vh(t) に達すると、高速振れ止め
パターンに従って運転される。高速振れ止めパターンに
よる運転初期に振れが残ったり、或いは高速振れ止めパ
ターンで高速運転中に振れが発生した場合には、高速振
れ止め加減速調整量演算器からの加減速調整量Uによっ
て、速度制御装置へ入力される高速振れ止めパターン制
御速度Vh(t) が修正され、振れ止めが行われる。クレ
ーンが一定距離走行すると、制御は減速パターンに切換
えられ、減速パターン制御速度Vβ(t) によりクレーン
の減速が行われる。また、クレーンが所定の速度Vl
まで減速されると、低速振れ止め・位置決めパターンに
よる運転に入り、制御速度Vr(t) によって走行速度が
制御される。当該低速振れ止め・位置決めパターンに於
いては、その制御速度Vr(t) が、低速振れ止め加減速
調整量発生器からの低速振れ止め加減速調整量Uf によ
って補正され、当該パターンによる運転中の吊り荷の振
れ止めが行われる。即ち、前記低速振れ止め・位置決め
制御速度Vr(t) は、Vr(t) =±F(|±β−Uf|,
|Xl|)、より望ましくはVr(t) =±(2・|±β−
f|・|Xl|)1/2の型で出力され、Uf による振れ
止め・位置決め制御が、振れ角と周波数に対する角速度
との位相平面図の第2象限若しくは第4象限又は第2象
限及び第4象限の両方に於いて行われることにより、振
れ止めと位置決めの両方が同時に達成される。その結
果、クレーンは目標位置上に短時間内に停止すると共
に、停止時の吊り荷の振れが零となる。
The crane is accelerated by the acceleration pattern control speed Vα (t) output from the control speed command calculation device, and when the crane reaches the high-speed steady-state control speed V h (t), is operated in accordance with the high-speed steady-rest pattern. If the runout remains at the initial stage of the operation based on the high-speed steady rest pattern, or if the run-out occurs during the high-speed operation in the high-speed steady rest pattern, the speed is adjusted by the acceleration / deceleration adjustment amount U from the high-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount calculator. The high-speed steady rest pattern control speed V h (t) input to the control device is corrected, and steady rest is performed. When the crane travels for a certain distance, the control is switched to the deceleration pattern, and the crane is decelerated by the deceleration pattern control speed Vβ (t). Further, when the crane is reduced to a predetermined speed V l, it enters into operation by the slow steadying and positioning patterns, the traveling speed is controlled by a control speed V r (t). In the low-speed steady rest / positioning pattern, the control speed V r (t) is corrected by the low-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U f from the low-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount generator. The steady suspension of the suspended load is performed. That is, the low-speed steady rest / positioning control speed V r (t) is expressed as V r (t) = ± F (| ± β−U f |,
| X l |), more preferably V r (t) = ± (2 · | ± β−
U f | · | X l |) 1/2, and the steadying / positioning control by U f is performed in the second quadrant or the fourth quadrant or the second quadrant of the phase plan of the angular velocity with respect to the deflection angle and the frequency. By performing in both the quadrant and the fourth quadrant, both steady rest and positioning are achieved simultaneously. As a result, the crane stops at the target position within a short time, and the swing of the suspended load at the time of the stop becomes zero.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明により制御されるクレーンのモデ
ルを示すものであり、図に於いて1はクレーン、1aは
クレーン台車、2は巻上ワイヤロープ、3は吊り荷、l
はロープ長さ、θは振れ角、θ´は振れ角速度、Qは出
発点、Rは目標点、Xmは目標位置値、Xcは検出位置
値、Xは残距離値である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a model of a crane controlled by the present invention, in which 1 is a crane, 1a is a crane bogie, 2 is a hoisting wire rope, 3 is a suspended load, l
Rope length, theta is the deflection angle, [theta] & apos swings angular velocity, Q is the starting point, R represents the target point, X m is the target position value, X c is detected position value, X is the remaining distance value.
【0011】また、図2は、本発明により制御されるク
レーン1の制御速度パターンの概要を示すものであり、
図に於いて4は加速パターン、5は高速振れ止めパター
ン、6は減速パターン、7は低速振れ止め・位置決めパ
ターン、Vα(t) は加速パターン制御速度、Vh(t) は
高速振れ止めパターン制御速度、Vβ(t) は減速パター
ン制御速度、Vr(t) は低速振れ止め・位置決めパター
ン制御速度、Vlは低速振れ止め・位置決めパターン制
御の開始速度であり、前記低速振れ止め制御パターン7
の部分が、後述する如く本発明の要部を構成するもので
ある。
FIG. 2 schematically shows a control speed pattern of the crane 1 controlled by the present invention.
In the figure, 4 is an acceleration pattern, 5 is a high-speed steady pattern, 6 is a deceleration pattern, 7 is a low-speed steady / positioning pattern, Vα (t) is an acceleration pattern control speed, and V h (t) is a high-speed steady pattern. The control speed, Vβ (t) is the deceleration pattern control speed, V r (t) is the low-speed steady rest / positioning pattern control speed, and Vl is the low-speed steady rest / positioning pattern control start speed. 7
Constitutes the main part of the present invention as described later.
【0012】図3は本発明に係るクレーンの振れ止め・
位置決め制御装置の全体構成図を示すものであり、当該
制御装置は、移動残距離演算器8・振れ周期演算器9・
速度パターン発生器10・高速振れ止め加減速調整量演
算器11a・低速振れ止め加減速調整量演算器11b・
高速振れ止め制御速度演算器12・低速振れ止め・位置
決め制御速度演算器13・速度制御パターン切替演算器
14等より成る制御速度指令演算装置17と、前記演算
装置17からの制御速度指令V(t) が入力されるクレー
ンの速度制御装置15と、クレーンの位置、速度、ロー
プ長さ、ロープの振れ角及び振れ角速度の測定装置(図
示省略)等から形成されている。
FIG. 3 is a perspective view of a crane according to the present invention.
1 shows an overall configuration diagram of a positioning control device. The control device includes a remaining movement distance calculator 8, a shake cycle calculator 9,
Speed pattern generator 10, high-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount calculator 11a, low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount calculator 11b,
A control speed command calculator 17 including a high-speed steady rest control speed calculator 12, a low-speed steady rest / positioning control speed calculator 13, a speed control pattern switching calculator 14, and the like, and a control speed command V (t ) Is inputted, and a measuring device (not shown) for measuring the position, speed, rope length, rope swing angle and swing angular velocity of the crane, and the like are provided.
【0013】前記移動残距離演算器8は目標位置値Xm
と自位置の検出値Xcの差である残距離X=Xm−Xc
演算するものであり、また、振れ周期演算器9はワイヤ
ロープ2の長さlから振れ周期TをT=2π・(l/
g)1/2 として演算する。但しgは重力の加速度であ
る。前記速度パターン発生器10は、クレーン運転開始
時に自位置検出値Xc・目標位置値Xm 及び吊り荷振れ
周期T等から、制御の基本となる前記図2の如き制御速
度パターンを決定すると共に、加速パターン制御速度V
α(t) 、低速振れ止め・位置決めパターンによる制御開
始速度Vl 及び当該パターンによる制御残距離Xl を出
力する。
The remaining travel distance calculator 8 calculates a target position value X m
And it is intended to calculate the remaining distance X = X m -X c is the difference between the detected value X c of the current position, also swinging period calculator 9 a period T deflection from the length l of the wire rope 2 T = 2π · (l /
g) Calculate as 1/2 . Where g is the acceleration of gravity. The speed pattern generator 10, from the self-position detection value X c · target position value X m and the suspended load swinging period T or the like at the start of crane operation, and determines the underlying such control speed pattern of the Figure 2 control , Acceleration pattern control speed V
alpha (t), and outputs a control remaining distance X l by the control starting speed V l and the pattern by slow steadying and positioning pattern.
【0014】前記高速振れ止め加減速調整量演算器11
aは振れ角θ・振れ角速度θ´、ロープ長さlから高速
振れ止めパターン5に於ける振れ止めのための加減速調
整量Uを演算する。尚、当該Uの演算式は、U=−g×
(θ2 +ω2 /θ2 )/2θであり、ωは(g/l)
1/2 で演算される振れ周波数である。同様に、前記低速
振れ止め加減速調整量演算器11bは低速振れ止め・位
置決めパターン7に於ける振れ止めのための加減速調整
量Uf を演算するためのものであり、その演算式は前記
Uの演算式と同じである。
The high-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount calculator 11
“a” calculates the acceleration / deceleration adjustment amount U for the steady rest in the high-speed steady rest pattern 5 from the shake angle θ, the shake angular velocity θ ′, and the rope length l. Note that the arithmetic expression of U is U = −g ×
2 + ω 2 / θ 2 ) / 2θ, where ω is (g / l)
This is the shake frequency calculated by 1/2 . Similarly, the slow bracing deceleration adjustment amount computing unit 11b is for calculating a deceleration adjustment amount U f for steady rests in the stop-positioning pattern 7 slow shake, the arithmetic expression is the It is the same as the arithmetic expression of U.
【0015】前記高速振れ止め制御速度演算器12は、
演算器の一周期前の演算制御速度V h-1(t)又は速度検出
値V0(t) 、高速振れ止め加減速調整量U及び演算器の
演算周期Δtから、高速振れ止めパターン5に於ける制
御速度Vh(t) を演算するものであり、Vh(t) =V
h-1(t)又はV0(t) +U・Δtとして演算される。ま
た、前記低速振れ止め・位置決め制御速度演算器13
は、低速振れ止め・位置決めパターン7に於ける減速度
β、振れ止め加減速調整量Uf 、運転残距離値Xから、
低速振れ止め・位置決めパターンに於ける制御速度V
r(t) を演算するものであり、当該Vr(t) は後述する如
く、Vr(t) =Sign・(2・|±β−Uf|・|Xl
|)1/2 として演算される。但し、Signは+又は−
を表す符号である。
[0015] The high-speed steady rest control speed calculator 12 comprises:
Operation control speed V one cycle before the operation unit h-1(t) or speed detection
Value V0(t), the high-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount U and the
From the operation cycle Δt, control in the high-speed steady rest pattern 5
Speed Vh(t), and Vh(t) = V
h-1(t) or V0(t) It is calculated as + U · Δt. Ma
The low-speed steady rest / positioning control speed calculator 13
Is the deceleration in the low-speed steady rest / positioning pattern 7
β, steady rest acceleration / deceleration adjustment amount UfFrom the remaining driving distance value X,
Control speed V in low-speed steady rest / positioning pattern
r(t) is calculated.r(t) is
, Vr(t) = Sign · (2 · | ± β-Uf| ・ | Xl
|)1/2Is calculated as However, Sign is + or-
Is a symbol representing.
【0016】前記速度制御パターン切替演算器14は、
現在の速度検出値V0(t) 、運転残距離X、加速パター
ン制御速度Vα(t) 、吊り荷の振れ周期T及び低速振れ
止め・位置決めパターンの制御距離Xl からクレーン台
車の制御速度指令値V(t) を演算し、これをクレーンの
速度制御装置15へ出力するものである。即ち、当該速
度制御パターン切替演算器14は、先ず加速パターン制
御速度Vα(t) でクレーン台車の運転を開始させ、所定
の加速完了速度に達すれば、制御を高速振れ止めパター
ンに切り換えて、クレーン台車の制御速度V(t) を高速
振れ止め制御速度演算器12からの速度指令値Vh(t)
にする。また、クレーン台車が所定の位置へ到達すれば
減速パターンに切替えて、その制御速度V(t) を減速パ
ターン制御速度Vβ(t) とすると共に、クレーン台車の
運転の運転残距離Xが低速振れ止め・位置決めパターン
による制御距離Xl になれば、減速度βを演算して、制
御速度演算器13へ出力する。更に、制御を低速振れ止
め・位置決めパターンに切替え、制御速度V(t) を低速
振れ止め・位置決め制御速度演算器13からの速度指令
値Vr(t) に切替える。
The speed control pattern switching computing unit 14 comprises:
Current speed detection value V 0 (t), driving the remaining distance X, acceleration pattern control speed Vα (t), control speed instruction of hanging crane carriage from the control distance X l of the load of the swinging period T and a slow steady rest, positioning pattern The value V (t) is calculated and output to the crane speed control device 15. That is, the speed control pattern switching calculator 14 first starts the operation of the crane bogie at the acceleration pattern control speed Vα (t), and when a predetermined acceleration completion speed is reached, switches the control to the high-speed steady rest pattern, The control speed V (t) of the bogie is changed to the speed command value V h (t) from the high-speed steady rest control speed calculator 12.
To When the crane bogie reaches a predetermined position, the deceleration pattern is switched to the deceleration pattern, the control speed V (t) is set to the deceleration pattern control speed Vβ (t), and the remaining operation distance X of the crane bogie operation is reduced. if by grub-positioning pattern to control the distance X l, by calculating the deceleration beta, and outputs to the control speed operator 13. Further, the control is switched to the low-speed steady rest / positioning pattern, and the control speed V (t) is switched to the speed command value V r (t) from the low-speed steady rest / positioning control speed calculator 13.
【0017】次に、本発明によるクレーンの運転制御方
法を具体的に説明する。図2を参照して、先ず、加速パ
ターン4に於いては、台車は予め算定された加速パター
ン制御速度Vα(t) で運転され、加速完了時点で振れが
発生しないように加速される。具体的には、従前と同様
に、加速時間を吊り荷の振れ周期に合わせることによ
り、加速完了時点で振れが生じないようにしている。
尚、クレーンの運転に於いては、所謂吊り荷の地切り時
に生ずる初期振れや突風等による外乱振れが不可避であ
り、また、巻上ワイヤロープの掛け方が複雑であるた
め、吊り荷の振れ周期Tも理論値とは若干異なったもの
になる。従って、現実には、加速開始時に初期振れ等が
ある場合には、この振れが加速完了時点で拡大されない
ことを目安にして、クレーン台車の加速が行われてい
る。
Next, a crane operation control method according to the present invention will be described in detail. Referring to FIG. 2, first, in the acceleration pattern 4, the bogie is operated at the acceleration pattern control speed Vα (t) calculated in advance, and is accelerated so that no vibration occurs at the completion of the acceleration. Specifically, as in the past, the acceleration time is set to the swing cycle of the suspended load so that no shake occurs at the time of completion of acceleration.
In the operation of the crane, it is inevitable that disturbance such as initial run-out or gusts generated at the time of so-called hanging load grounding is unavoidable, and the hanging of the hoisting wire rope is complicated. The period T also becomes slightly different from the theoretical value. Therefore, in reality, if there is an initial shake at the start of acceleration, the crane bogie is accelerated on the basis that the shake is not enlarged at the completion of acceleration.
【0018】高速振れ止めパターン5に於いては、前記
高速振れ止め加減速調整量演算器11aからの高速振れ
止め加減速調整量Uにより、制御速度Vh(t) が補正さ
れ、これによって高速振れ止めパターンによる運転中の
振れ止めが行われる。即ち、加速パターンの完了時点で
初期振れや外乱に起因する振れが存在する場合には、こ
れ等の振れを解消すべく前記高速振れ止め加減速調整量
Uが、一周期前の制御速度指令値Vh-1(t)又は現在の速
度検出値V0(t) に次式に示す演算式によって付加さ
れ、得られた制御速度Vh(t) でもってクレーンの運転
が行われる。 Vh(t) =Vh-1(t)又はV0(t) +U・Δt 但し、Δtは演算器の制御周期である。
In the high-speed steady rest pattern 5, the control speed V h (t) is corrected by the high-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U from the high-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount calculator 11a. The steady rest during operation is performed by the steady rest pattern. That is, if there is an initial shake or a shake due to disturbance at the time of completion of the acceleration pattern, the high-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount U is set to the control speed command value one cycle before to eliminate such shake. The crane is operated with the obtained control speed V h (t), which is added to V h-1 (t) or the current speed detection value V 0 (t) by the following equation. V h (t) = V h−1 (t) or V 0 (t) + U · Δt where Δt is the control cycle of the arithmetic unit.
【0019】図4は、前記振れ止めのための加減速の説
明図であり、吊り荷3は(イ)→(ロ)→(ハ)→
(ニ)の順序で振れ、且つクレーン台車が右方向へ速度
Vで動いている場合を示す。図4の状態に於いて、吊り
荷3の振れを止めようとする場合には、吊り荷の振れが
(イ)の状態の際にはクレーン台車に大きな加速度α1
を、また(ロ)の状態の際には程良い減速度α2 を、
(ハ)の状態の際には、大きな減速度α3 を、(ニ)の
状態の際には程良い加速度α4 を、夫々クレーン台車に
加えればよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram of acceleration / deceleration for the above-mentioned steady rest. The suspended load 3 is (A) → (B) → (C) →
(D) shows a case where the vehicle swings in the order and the crane bogie is moving rightward at a speed V. In the state shown in FIG. 4, when the swing of the suspended load 3 is to be stopped, when the swing of the suspended load is in the state (a), a large acceleration α 1 is applied to the crane truck.
And in the case of (b), a moderate deceleration α 2 ,
At the time of the state of (c) is a large deceleration α 3, a good acceleration α 4 degree is when the state of (d), may be added to each crane truck.
【0020】図5〜図8は、前記図4に示す如くクレー
ン台車に加減速度α1 〜α4 (即ち高速振れ止め加減速
調整量U1 〜U4 )を加えた場合の振れ止め効果を説明
する位相平面図である。尚、図に於いて、縦軸はθ´/
ω、横軸は振れ角度θ、(1)・(2)・(3)・
(4)は振れ象限を示すものである。また、Aは加減速
調整量が無い場合の振れ円、Bは付加した加減速調整量
による振れ円、Hは各象限で前記の振れ止め加減速調整
量を加えた時の振れの最終軌跡である。更にθは振れ
角、θ´は振れ角速度、ωは周波数(g/l)1/2 、g
は重力の加速度、lはロープ長さである。即ち。図5
は、振れ象限(1)に於いてクレーン台車に大きな振れ
止め用の加速度U1 を加えた場合を示すものであり、矢
印Hに示す如く、吊り荷の振れが減少する。同様に、図
6は振れ象限(4)に於いて程良い振れ止め用の減速度
4を、図7は振れ象限(3)に於いて大きな振れ止め
用の減速度U3 を、図8は振れ象限(2)に於いて程良
い振れ止め用の加速度U2 を夫々加えた場合を示すもの
である。尚、前記振れ象限(1)及び振れ象限(3)に
於ける高速振れ止め加減速調整量U1・U3の値は必ずし
も固定値でなくても良く、制御にマッチングする値であ
ればよい。
FIGS. 5 to 8 show the anti-sway effect when the accelerations / decelerations α 1 to α 4 (that is, high-speed anti-sway acceleration / deceleration adjustment amounts U 1 to U 4 ) are applied to the crane truck as shown in FIG. FIG. 3 is a phase plan view for explaining. In the figure, the vertical axis represents θ ′ /
ω, the horizontal axis is the deflection angle θ, (1), (2), (3)
(4) shows a shake quadrant. A is the runout circle when there is no acceleration / deceleration adjustment amount, B is the runout circle due to the added acceleration / deceleration adjustment amount, and H is the final trajectory of the runout when the above-mentioned steadying acceleration / deceleration adjustment amount is added in each quadrant. is there. Further, θ is the deflection angle, θ ′ is the deflection angular velocity, ω is the frequency (g / l) 1/2 , g
Is the acceleration of gravity, and l is the rope length. That is. FIG.
Are those showing a case where adding acceleration U 1 for large bracing the crane carriage at the deflection quadrant (1), as shown by the arrow H, hanging deflection of the load is reduced. Similarly, FIG. 6 shows a moderate deceleration U 4 for steady rest in the shake quadrant (4), FIG. 7 shows a large deceleration U 3 for steady rest in the shake quadrant (3), and FIG. shows the case where good vibration acceleration U 2 for preventing added respectively as at the quadrant shake (2). The values of the high-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amounts U 1 and U 3 in the shake quadrant (1) and the shake quadrant (3) are not necessarily fixed values, but may be any values that match the control. .
【0021】高速振れ止めパターン5に沿って所定距離
だけ進行すると、クレーン台車は減速パターン6により
得られる減速パターン制御速度Vβ(t) で運転制御さ
れ、減速完了時点で振れが発生しないように減速され
る。具体的には、減速時間を振れ周期Tに合わせること
により、減速完了時点で振れが生じないようにしてい
る。
When the crane truck travels a predetermined distance along the high-speed steady pattern 5, the operation of the crane bogie is controlled at the deceleration pattern control speed Vβ (t) obtained by the deceleration pattern 6, and the crane truck is decelerated so that no vibration occurs when deceleration is completed. Is done. Specifically, by setting the deceleration time to the shake period T, no shake occurs when the deceleration is completed.
【0022】減速パターン6による運転により、クレー
ン台車の速度が所定の速度Vlにまで減速されると、低
速振れ止め・位置決めパターン7によりクレーン台車の
走行が制御される。又、減速パターン6の完了時に初期
振れや外乱等に起因する振れが残っている場合や、低速
振れ止め・位置決めパターン7による運転中に突風等に
よる振れが発生した場合には、低速振れ止め・位置決め
加減速調整量演算器11bにより算出された振れ止め加
減速調整量Uf によって、低速振れ止め・位置決め制御
速度Vr(t) が調整され、これによって吊り荷の振れ止
めと位置決めの両立制御が行われる。
[0022] By operating according to the deceleration pattern 6, the speed of the crane truck is decelerated to a predetermined velocity V l, the crane trolley running is controlled by the stop and positioning pattern 7 slow shake. If the initial vibration or disturbance due to disturbance remains when the deceleration pattern 6 is completed, or if a vibration due to gusts or the like occurs during operation with the low-speed vibration-prevention / positioning pattern 7, the low-speed vibration-prevention The low-speed steady rest / positioning control speed V r (t) is adjusted by the steady rest acceleration / deceleration adjustment amount U f calculated by the positioning acceleration / deceleration adjustment amount calculator 11b, thereby controlling the steady rest and positioning of the suspended load. Is performed.
【0023】前述した如く、クレーンを目標位置に止め
る位置決め制御と、目標位置に停止した際の振れを止め
る振れ止め制御とを同時に満足するような数式上の解
は、一般には存在しない。このため、本発明に於いて
は、非線型の対象に対する近似解の一つと判断される
式、即ち実際のクレーンの操作を規則に置き換えて制御
しようとする場合の制御規則の指標となるような数式を
求め、当該数式によって低速位置決め・振れ止めパター
ン7に於ける制御速度Vr(t) を演算し、これをクレー
ンの速度制御装置15へ出力するようにしている。
As described above, there is generally no mathematical solution that simultaneously satisfies the positioning control for stopping the crane at the target position and the vibration control for stopping the vibration when the crane stops at the target position. For this reason, in the present invention, an expression that is determined as one of the approximate solutions to the non-linear object, that is, an expression that is used as an index of a control rule when attempting to control the actual operation of the crane by replacing it with the rule. The control speed V r (t) in the low-speed positioning and steadying pattern 7 is calculated by the formula, and the calculated control speed V r (t) is output to the crane speed control device 15.
【0024】今、クレーン台車の速度をV、減速度を
β、時間をt、目的地までの距離をXとすると、V=β
・tであり、X=α・t2 /2となる。この2式からt
を消去すると、V=(2・β・X)1/2 となる。この式
は時間tに関係が無く、減速度βが一定のとき、距離と
共に速度を小さくすることを表している。つまり、ある
速度Vで移動しているとき、目的の位置までの距離に応
じて速度を制御する場合に利用し得るものである。
If the speed of the crane bogie is V, the deceleration is β, the time is t, and the distance to the destination is X, V = β
- is t, the X = α · t 2/2 . From these two equations, t
Is eliminated, V = (2 · β · X) 1/2 . This equation has no relation to the time t, and indicates that when the deceleration β is constant, the speed decreases with the distance. In other words, when moving at a certain speed V, it can be used when controlling the speed according to the distance to the target position.
【0025】而して、上記の減速度βは位置決めのため
の減速度であるが、本発明に於いては、この部分に振れ
止めのための加減速度調整量Uf を付加して前記βの部
分をβ−Uf に置き換えると共に、振れ止め・位置決め
パターンの制御速度Vr (t)に特定の符号付けをした下
記の(1)式により、低速振れ止め・位置決め制御速度
r(t) を演算するものである。 Vr(t) = Sign・(2・|±β−Uf|・|Xl|)1/2 …(1) 但し、ここで、βは減速度であってβ=Vl 2 /2|Xl
|(m/sec2)、Vlは低速振れ止め・位置決めパター
ン制御の開始速度(m/sec )、Xl はその制御残距離
(m)、Uf は低速振れ止め・位置決めパターンに於け
る振れ止め加減速調整量(m/sec2)である。尚、前記
βは逐次演算をするようにしてもよいし、制御状態に応
じて適宜に選定した値であってもよい。また、Sign
は+又は−の符号であり、Xm −Xc =X>0であって
(正転時)且つβ−Uf >0の時は+(即ち、Vr(t)
=正)に、β−Uf <0の時は(即ちVr(t) =負)に
符号付けされ、また、X<0であって(逆転時)且つ−
β+Uf>0の時は+に、−β+Uf <0の時は−に符
号付けされる。尚、β−Uf =0の時はVr(t) =0と
なる。更に、当該制御速度Vr(t) に於いて、Vr(t) >
0時はクレーン台車が正転方向へ、またVr(t) <0の
時は逆転方向へ夫々移動することを意味する。
[0025] In Thus, the above deceleration β is a deceleration for positioning, in the present invention, the β adds the acceleration adjustment amount U f for steady rests this part is replaced with the portion to beta-U f, the specific code with a the following equation (1) to control the speed V r of the steadying and positioning pattern (t), slow steadying and positioning control speed V r (t ) Is calculated. V r (t) = Sign · (2 · | ± β-U f | · | X l |) 1/2 ... (1) However, in this case, β is a deceleration β = V l 2/2 │X l
| (M / sec 2 ), Vl is the start speed (m / sec) of the low-speed steady rest / positioning pattern control, Xl is the remaining control distance (m), and Uf is the low-speed steady rest / positioning pattern. This is the steady-state acceleration / deceleration adjustment amount (m / sec 2 ). Note that β may be calculated sequentially or may be a value appropriately selected according to the control state. Also, Sign
The + or - sign, a X m -X c = X> 0 ( normal rotation) and the time of β-U f> 0 is + (i.e., V r (t)
= Positive), when β-U f <0 (that is, V r (t) = negative), and when X <0 (at the time of reverse rotation) and −
When β + U f > 0, the sign is +, and when −β + U f <0, the sign is −. It should be noted that when β-U f = 0, V r (t) = 0. Further, at the control speed V r (t), V r (t)>
At 0, it means that the crane truck moves in the forward direction, and when V r (t) <0, it means that it moves in the reverse direction.
【0026】前記低速振れ止め・位置決めパターン7に
於ける振れ止め加減速調整量Uf は、図9の位相平面図
を基にして演算される。即ち、図に於いてAは現在の位
相平面上の位置、BはC点の加速度を加えた際の吊り荷
の動き、Cは振れを止めるために必要な加速度(C点の
座標はθ軸上の線分OC=CAとして求める)である。
また、前記Cは、C=Uf /gであるから、振れ止め加
減速調整量Ufは、Uf=−g×[θ2+(θ1/ω)2
/2θとして求められる。但し、θは振れ角、θ´は振
れ角速度、ωは周波数=(g/l)1/2 、gは重力加速
度=9.8m/sec2、lはロープ長さmである。尚、実
際の低速振れ止め・位置決めパターン制御では、前記図
9の第1象限(1)及び第3象限(3)に於ける振れ止
めの加減速度Uf は、位置決めに対して非常に大きな悪
影響を及ぼすため、Uf =0(即ち、Uf による制御を
行わない)の状態としている。
[0026] The low speed vibration bracing in the stop-positioning pattern 7 deceleration adjustment amount U f is calculated based on the phase plane view of FIG. That is, in the figure, A is the current position on the phase plane, B is the movement of the suspended load when the acceleration at point C is applied, and C is the acceleration required to stop the deflection (the coordinate of point C is the θ axis. Upper line segment OC = CA).
Also, since C is C = U f / g, the steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U f is U f = −g × [θ 2 + (θ 1 / ω) 2 ].
/ 2θ. Here, θ is the deflection angle, θ ′ is the deflection angular velocity, ω is the frequency = (g / l) 1/2 , g is the gravitational acceleration = 9.8 m / sec 2 , and l is the rope length m. In the actual low-speed steadying and positioning pattern control, acceleration and deceleration U f of the first quadrant (1) and the third quadrant (3) in the steady rest of FIG. 9, a very large negative impact on the positioning In this case, U f = 0 (that is, U f is not controlled).
【0027】表1及び表2は、本発明による低速振れ止
め・位置決めパターンに於ける正転時と逆転時の制御マ
トリックスを示すものであり、また、図10及び図11
は加減速β及び低速振れ止め加減速調整量Uf の符号付
けを示すものである。
Tables 1 and 2 show control matrices for normal rotation and reverse rotation in the low-speed steady rest / positioning pattern according to the present invention.
Shows a numbering of deceleration β and slow steadying deceleration adjustment amount U f.
【0028】[0028]
【表1】 [Table 1]
【0029】[0029]
【表2】 [Table 2]
【0030】次に、クレーンの正転時を示す表1から本
発明の基礎を為す前記制御速度Vr(t) を見ると、振れ
が第1象限から第4象限へ切換わる際には加速方向
(即ち、振れを大きくする方向)の、第4象限から第
3象限への切換時は減速方向(即ち、振れを小さくす
る方向)の、第3象限から第2象限への切換時は加
速方向の各速度制御指令が夫々出力される特性となって
いる。
Next, looking at the control speed V r (t) forming the basis of the present invention from Table 1 showing the normal rotation of the crane, it can be seen that when the swing changes from the first quadrant to the fourth quadrant, the acceleration increases. In the direction (ie, the direction in which the vibration is increased), when switching from the fourth quadrant to the third quadrant, in the deceleration direction (ie, in the direction in which the vibration is reduced), and when switching from the third quadrant to the second quadrant, the acceleration. Each speed control command in each direction is output in a characteristic.
【0031】また、位置決めの観点から見ると、前記制
御速度Vr(t) の(1)式は振れ止めの場合と同様に第
1象限、第3象限での低速振れ止め加減速調整量Uf
出力をゼロとしているため、位置決めに適した制御と適
さない制御とが交互に行われている。シミュレーション
で見る限り、制御出力中の位置決めに適した出力の回数
は約84%程度となっている。尚、前述したように前記
(1)式で示した制御速度Vr(t) の式が、位置決め制
御と振れ止め制御の両方を同時に満足し得る解の一つで
あると云うことについては、未だ十分に説明ができてい
ないが、後述するシミューレーションテストの結果から
も明らかなように、比較的短時間(即ち、振れ周期Tの
約2倍の時間)で位置決めと振れ止めの両制御を行ない
得ることが実証されており、極めて高い実用的効用を具
備するものである。
From the viewpoint of positioning, the expression (1) for the control speed V r (t) is similar to the case of the steady rest, and the low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount U in the first quadrant and the third quadrant is used. Since the output of f is set to zero, control suitable for positioning and control unsuitable for positioning are performed alternately. According to the simulation, the number of outputs suitable for positioning during the control output is about 84%. As described above, the fact that the expression of the control speed V r (t) shown in the expression (1) is one of the solutions that can simultaneously satisfy both the positioning control and the steady rest control is as follows. Although not yet fully explained, it is clear from the results of a simulation test described later that both the positioning and the anti-vibration control are performed in a relatively short time (ie, about twice as long as the vibration period T). Has been proved to be able to be performed, and has extremely high practical utility.
【0032】図12、図13及び図14は、本発明の低
速振れ止め・位置決めパターン制御を適用した場合のシ
ミューレーション試験の結果を示すものである。尚、シ
ミューレーション試験の共通条件及び設定条件値は下記
の通りである。 ・加減速度 :位置決め、振れ止め共に+
0.3〜−0.3(m/sec2 ) ・クレーン初期速度Vl :クレーン制御全体の中の低
定速部分からのシミュレートのため、全速走行(50m
/sec )の10%速度(=0.083m/sec)を初期速
度とした。 ・ロープ長l :6m。故に周期は4.92s
ec 。 ・減速度β :初期速度を1周期で止める
ことを想定し、0.0169m/sec2 (=0.083m
/sec /4.92sec )とした。 ・初期振れ角 :実機での低定速区間の実験
時に、振れ角センサの取付位置での振れ幅が約20mm
程度(図2)であったため、θ=0.024rad(=
tan-1(20/835))とした。 ・目標位置X :クレーンの初期速度から1
周期で止めた場合の移動距離0.204m(=0.083
×4.92/2.0)とした。 ・機械系の遅れ :実機による実験の結果よ
り、設定速度に対して実速度が約0.2sec 遅れている
ことがデータより読み取ることができた。このため、実
際はトルクの与え方等により遅れが多少異なるが、簡略
化して全体に0.2sec の一次遅れを想定して行った。 ・加減速調整量Uf :±0.25m/sec2 (リミ
ット値) 尚、上記説明に於いて、Xは目的地までの距離、Vr(t)
は制御速度、β−Uf はクレーン加減速度、Uf は振れ
止め加減速調整量、βは位置決め減速度、θは振れ角、
θ/ωは振れ角速度/周波数である。
FIG. 12, FIG. 13 and FIG.
When using steady rest and positioning pattern control
9 shows the results of a mulation test. In addition,
The common conditions and setting condition values for the muting test are as follows
It is as follows.・ Acceleration / deceleration: Both positioning and steadying are +
0.3 to -0.3 (m / secTwo) ・ Crane initial speed Vl : Low in overall crane control
To simulate from the constant speed part, run at full speed (50m
/ Sec) at 10% speed (= 0.083m / sec) as the initial speed
Degree.・ Rope length 1: 6m. Therefore, the period is 4.92s
ec.・ Deceleration β: Stop the initial speed in one cycle
0.0169m / secTwo(= 0.083m
/Sec/4.92 sec).・ Initial runout angle: Experiment in low constant speed section with actual machine
Occasionally, the runout width at the mounting position of the runout angle sensor is about 20 mm
(FIG. 2), θ = 0.024 rad (=
tan-1(20/835)).・ Target position X: 1 from the initial speed of the crane
Moving distance 0.204m (= 0.083m) when stopped at a cycle
× 4.92 / 2.0).・ Mechanical delay: Results of experiments with actual equipment
The actual speed is about 0.2 seconds behind the set speed
This can be read from the data. For this reason,
The delay may vary slightly depending on how the torque is applied,
It was performed assuming a first-order delay of 0.2 sec.・ Acceleration / deceleration adjustment amount Uf : ± 0.25m / secTwo(Limi
In the above description, X is the distance to the destination, Vr(t)
 Is the control speed, β-Uf Is the crane acceleration / deceleration, UfSwing
Stop acceleration / deceleration adjustment amount, β is positioning deceleration, θ is deflection angle,
θ / ω is the shake angular velocity / frequency.
【0033】シミュレーション試験の結果からも明らか
なように(図12のθ)、振れ周期T=4.91sec
[2×3.14×(6/9.8)1/2sec ]の約2周期分
の時間(9sec )で、精度よく振れ止めが出来ると共
に、位置決めも行えている(図12のX)。また、前記
シミュレーション試験の場合とほぼ同条件で、実機を用
いたクレーンの振れ止め・位置決め制御試験を行った
が、当該実機を用いた試験でも、約8〜9秒間内に振れ
止めと位置決めの両方を円滑に達成できることが確認さ
れた。
As is clear from the results of the simulation test (θ in FIG. 12), the oscillation period T = 4.91 sec.
In about 2 cycles of [2 × 3.14 × (6 / 9.8) 1/2 sec] (9 sec), the steady rest can be performed accurately and the positioning can be performed (X in FIG. 12). . The crane steadying / positioning control test using the actual machine was performed under substantially the same conditions as in the case of the simulation test. However, in the test using the actual machine, the steadying and positioning of the crane were performed within about 8 to 9 seconds. It was confirmed that both could be achieved smoothly.
【発明の効果】本発明に於いては、クレーンの制御速度
パターンの最終段階である振れ止め・位置決めパターン
に於ける制御速度の指令値Vr(t) を、減速度βを振れ
止め加減速調整量Uf で補正することを内容とする多数
の振れ止め・位置決め制御試験の結果より見出された演
算式を用いて決定する構成としている。その結果、吊り
荷に初期振れや外乱による振れが発生した場合でも、従
前のクレーンの制御速度パターンとは異なって振れを短
時間内で有効に押さえることが出来ると共に、精度のよ
い位置決めを行なえる。また、本発明では、ファジー推
論により制御速度の指令値を決定する従前の制御方式に
比較して、精密な物理モデルが不要であり、装置の小形
化や製造コストの高騰を招くことなしに精度のよいクレ
ーンの振れ止めと位置決めの両制御ができるうえ、振れ
止め加減速調整量Ufや低速振れ止め・位置決めパター
ンの制御速度Vr(t) の決定にファジー推論を適用する
ようにした場合でも、制御規則数が比較的少なくなり、
制御装置の小形化と製造コストの引き下げを計り得る。
本発明は上述の通り、定格速度の約10%程度の速度で
低速振れ止め・位置決め制御パターンに入る場合には、
振れ周期Tの約2周期(8〜9秒間)の短時間内に振れ
止めと位置決めの両方が達成できると云う優れた実用的
効用を奏するものである。
According to the present invention, the command value Vr (t) of the control speed in the steadying / positioning pattern, which is the final stage of the crane control speed pattern, is changed to the deceleration β by the swinging acceleration / deceleration. has a configuration determined using was found from the number of steadying and positioning control test result to the contents to be corrected by the adjustment amount U f expression. As a result, even if the initial load or the disturbance due to disturbance occurs in the suspended load, the vibration can be effectively suppressed within a short time, unlike the control speed pattern of the conventional crane, and accurate positioning can be performed. . In addition, in the present invention, a precise physical model is not required as compared with the conventional control method in which the control speed command value is determined by fuzzy inference, and the accuracy can be improved without incurring downsizing of the apparatus and a rise in manufacturing cost. In addition to being able to control both steadying and positioning of a good crane, fuzzy inference is applied to the determination of the steady-state acceleration / deceleration adjustment amount Uf and the control speed Vr (t) of the low-speed steadying / positioning pattern. But the number of control rules is relatively small,
It is possible to reduce the size of the control device and reduce the manufacturing cost.
As described above, when the present invention enters the low-speed steady rest / positioning control pattern at about 10% of the rated speed,
This has an excellent practical effect that both the steadying and the positioning can be achieved within a short period of about two cycles (8 to 9 seconds) of the shaking cycle T.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】クレーンのモデル説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a model of a crane.
【図2】本発明によるクレーンの振れ止め・位置決め両
立制御に於ける速度パターン図である。
FIG. 2 is a speed pattern diagram in the control for balancing the steadying and positioning of the crane according to the present invention.
【図3】本発明に係るクレーンの振れ止め・位置決め制
御装置のブロック構成図である。
FIG. 3 is a block diagram of a crane steadying / positioning control device according to the present invention.
【図4】クレーン台車の加速度の調整による吊り荷の振
れ止めの作用説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of an operation of a steady rest of a suspended load by adjusting the acceleration of a crane bogie.
【図5】振れ象限(1)に於ける振れ止め加減速調整量
Uによる振れ止め作用の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a steadying action by a steadying acceleration / deceleration adjustment amount U in a swing quadrant (1).
【図6】振れ象限(4)に於ける振れ止め加減速調整量
Uによる振れ止め作用の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a steadying action by a steadying acceleration / deceleration adjustment amount U in a swing quadrant (4).
【図7】振れ象限(3)に於ける振れ止め加減速調整量
Uによる振れ止め作用の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a steadying action by a steadying acceleration / deceleration adjustment amount U in a swing quadrant (3).
【図8】振れ象限(2)に於ける振れ止め加減速調整量
Uによる振れ止め作用の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a steadying action by a steadying acceleration / deceleration adjustment amount U in a swing quadrant (2).
【図9】低速又は高速振れ止め・位置決めパターン制御
に於ける振れ止め加減速調整量Uf又はUの演算説明図
である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a calculation of a steady-state acceleration / deceleration adjustment amount Uf or U in low-speed or high-speed steady-state / positioning pattern control.
【図10】低速振れ止め・位置決めパターン制御に於け
る減速度βの符号付けの説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the sign of the deceleration β in the low-speed steady rest / positioning pattern control.
【図11】低速振れ止め・位置決めパターン制御に於け
る振れ止め加減速調整量Ufの符号付け説明図である。
11 is a signed illustration of slow shake steady rest in the stop-position pattern control deceleration adjustment amount U f.
【図12】シミュレーションテストの結果を示す線図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing the results of a simulation test.
【図13】シミュレーションテストに於けるθとθ´の
関係を示す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between θ and θ ′ in a simulation test.
【図14】シミュレーションテストに於けるXとθ´の
関係を示す線図である。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between X and θ ′ in a simulation test.
【図15】従前のクレーンのパターン速度制御方法の一
例を示すものである。
FIG. 15 illustrates an example of a conventional crane pattern speed control method.
【図16】従前のクレーンの振れ止め・位置決め制御の
他の例を示すものである。
FIG. 16 shows another example of the conventional steadying / positioning control of the crane.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1はクレーン 1aはクレーン台車 1bは振れ角検出器 2はワイヤロープ 3は吊り荷 4は加速パターン 5は高速振れ止めパターン 6は減速パターン 7は低速振れ止め・位置決めパターン 8は移動残距離演算器 9は振れ周期演算器 10は速度パターン発生器 11aは高速振れ止め加減速調整量演算器 11bは低速振れ止め加減速調整量演算器 12は高速振れ止め制御速度演算器 13は低速振れ止め・位置決め制御速度演算器 14は速度制御パターン切替演算器 15は速度制御装置 16は駆動装置 17は制御速度指令演算装置 18は測定装置 lはロープ長さ θは振れ角 θ´は振れ角速度 Qは出発点 Rは目標点 Xmは目標位置値 Xcは自位置検出値 Xは残距離値 V(t)は現在の台車制御速度 Vα(t)は加速パターン制御速度 Vh(t)は高速振れ止めパターン制御速度 Vh-1(t)は一周期前の高速振れ止めパターン制御速度 Vβ(t)は減速パターン制御速度 Vr(t)は低速振れ止め・位置決めパターン制御速度 Vlは低速振れ止め・位置決めパターンによる制御開始
速度 V0(t)は現在速度の検出値 Tは振れ周期 Xlは低速振れ止め・位置決めパターンによる制御残距
離 Xbは減速パターンによる制御距離 Uは高速振れ止めパターンに於ける振れ止め加減速調整
量 Ufは低速振れ止め・位置決めパターンに於ける振れ止
め加減速調整量 Δtは演算器の演算周期 βは低速振れ止め・位置決めパターンに於ける減速度 ωは振れ周波数 Aは高速加減速調整量Uが無い場合の振れ円 Bは付加した加減速調整量Uによる振れ Hは振れの最終軌跡
1 is a crane 1a is a crane trolley 1b is a deflection angle detector 2 is a wire rope 3 is a suspended load 4 is an acceleration pattern 5 is a high-speed steady stop pattern 6 is a deceleration pattern 7 is a low-speed steady stop / positioning pattern 8 is a remaining travel distance calculator 9 is a shake cycle calculator 10 is a speed pattern generator 11a is a high-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount calculator 11b is a low-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount calculator 12 is a high-speed steady-state control speed calculator 13 is a low-speed steady-state / positioning The control speed calculator 14 is a speed control pattern switching calculator 15 is a speed controller 16 is a driving device 17 is a control speed command calculator 18 is a measuring device l is a rope length θ is a deflection angle θ ′ is a deflection angular speed Q is a starting point R is the target point X m is the target position value Xc is the own position detection value X is the remaining distance value V (t) is the current bogie control speed Vα (t) is the acceleration pattern control speed Vh (t) is high speed Steady pattern control speed V h-1 (t) is high-speed steady pattern control speed one cycle before Vβ (t) is decelerated pattern control speed V r (t) is low steady-state / positioning pattern control speed V l is low speed Control start speed based on steady rest / positioning pattern V 0 (t) is detected value of current speed T is shake cycle X l is remaining control distance based on low speed steady rest / positioning pattern Xb is control distance based on deceleration pattern U is fast travel steady pattern Sway deceleration adjustment amount U f is deceleration adjustment amount Δt stop shake in the low-speed steady rest and positioning pattern in the deceleration ω to the low-speed steady rest and positioning pattern calculation cycle β of the arithmetic unit swings in the Frequency A is the runout circle when there is no high speed acceleration / deceleration adjustment amount U. B is the runout due to the added acceleration / deceleration adjustment amount U. H is the final trajectory of the runout.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 康文 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川鉄鉄構工業株式会社内 (72)発明者 伊藤 潤 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 右田 博久 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 乳井 直樹 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−56395(JP,A) 特開 昭62−157186(JP,A) 特開 昭60−218290(JP,A) 特開 平2−132099(JP,A) 特開 平2−132097(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 13/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasufumi Irie 1-chome, Mizushima-Kawasaki-dori, Kurashiki-shi, Okayama Pref. No. 1-1 Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hirohisa Mita 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Electric Co., Ltd. (72) Naoki Mitsui, Shin Tanabe Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1-1, Fuji Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-3-56395 (JP, A) JP-A-62-157186 (JP, A) JP-A-60-218290 (JP, A) JP JP-A-2-132099 (JP, A) JP-A-2-132097 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B66C 13/22

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 クレーンの位置、速度、ワイヤロープの
    振れ角及び振れ角速度の測定装置と;前記クレーンの速
    度制御装置と;前記測定装置からの検出値が入力され、
    速度制御装置へ制御速度指令を出力する制御速度指令演
    算装置とを備えたクレーンの振れ止め・位置決め制御装
    置に於いて、制御速度指令演算装置から出力する制御速
    度パターンとして少なくとも低速振れ止め・位置決めパ
    ターンを設け、この低速振れ止め・位置決めパターンに
    於いて、Vr (t) =±F(|±β−Uf |,|Xl |)
    なる制御速度指令Vr (t) (但し、Fは関数を表わす記
    号,βは減速度(m/sec2),Uf は低速振れ止め加減
    速調整量(m/sec2),Xl は目標点までの残距離
    (m)、β−Uf >0のときVr (t) は+、β−Uf
    0のときVr (t) は−とする)を出力する構成としたク
    レーンの振れ止め・位置決め制御装置。
    A crane position, a speed, a wire rope deflection angle and a deflection angular velocity measurement device; a speed control device of the crane; a detection value from the measurement device is input;
    In a steady rest / positioning control device for a crane having a control speed command calculating device that outputs a control speed command to a speed control device, at least a low speed steady rest / positioning pattern is used as a control speed pattern output from the control speed command calculating device. In this low-speed steady rest / positioning pattern, V r (t) = ± F (| ± β−U f |, | X l |)
    Control speed command V r (t) (where F is a symbol representing a function, β is deceleration (m / sec 2 ), U f is a low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount (m / sec 2 ), and X l is When the remaining distance to the target point (m), β-U f > 0, V r (t) is +, β-U f <
    The crane steadying / positioning control device is configured to output V r (t) when it is 0.
  2. 【請求項2】 低速振れ止め・位置決めパターンに於い
    て、Vr (t) =±(2・|±β−Uf |・|Xl |)
    1/2 なる制御速度指令Vr (t) (但し、βは減速度(m
    /sec2),Uf は低速振れ止め加減速調整量(m/se
    c2),Xl は目標点までの残距離(m)、β−Uf >0
    のときVr (t) は+、β−Uf <0のときVr (t) は−
    とする)を出力する構成とした請求項1に記載のクレー
    ンの振れ止め・位置決め制御装置。
    2. In the low-speed steady rest / positioning pattern, V r (t) = ± (2 · | ± β−U f | · | X l |)
    1/2 control speed command V r (t) (where β is the deceleration (m
    / Sec 2 ), U f is the low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount (m / se
    c 2 ), X l is the remaining distance (m) to the target point, β−U f > 0
    Vr (t) is + when β− Uf <0, and Vr (t) is −
    2. The crane steady rest / positioning control device according to claim 1, wherein the control device outputs a signal.
  3. 【請求項3】 制御速度指令演算装置から出力する制御
    速度パターンを、加速パターンと高速振れ止めパターン
    と減速パターンと低速振れ止め・位置決めパターンとか
    ら成る制御速度パターンとするようにした請求項1又は
    請求項2に記載のクレーンの振れ止め・位置決め制御装
    置。
    3. The control speed pattern output from the control speed command calculation device is a control speed pattern including an acceleration pattern, a high speed steady rest pattern, a deceleration pattern, and a low speed steady rest / positioning pattern. The crane steadying / positioning control device according to claim 2.
  4. 【請求項4】 クレーンの位置、速度、ワイヤロープの
    振れ角及び振れ角速度の検出値から制御速度指令演算装
    置に於いて制御速度指令を演算し、当該制御速度指令を
    クレーンの速度制御装置へ入力することにより、クレー
    ンの振れ止め・位置決めを行うようにしたクレーンの振
    れ止め・位置決め制御方法に於いて、制御速度指令演算
    装置から出力する制御速度パターンとして少なくとも低
    速振れ止め・位置決めパターンを設け、この低速振れ止
    め・位置決めパターンに於いて、Vr (t) =±F(|±
    β−Uf |,|Xl |)なる制御速度指令Vr (t)(但
    し、Fは関数を表わす記号,βは減速度(m/sec2),
    f は低速振れ止め加減速調整量(m/sec2),Xl
    目標点までの残距離(m)、β−Uf >0のときV
    r (t) は+、β−Uf <0のときVr (t) は−とする)
    を出力する構成としたクレーンの振れ止め・位置決め制
    御方法。
    4. A control speed command calculating device calculates a control speed command from the detected value of the position and speed of the crane, the deflection angle of the wire rope and the deflection angular speed, and inputs the control speed command to the speed control device of the crane. By doing so, in the steady rest / positioning control method for the crane that performs steady rest / positioning of the crane, at least a low speed steady rest / positioning pattern is provided as a control speed pattern output from the control speed command calculation device. In the low-speed steady rest / positioning pattern, V r (t) = ± F (| ±
    β-U f |, | X l |) control speed command V r (t) (where F is a symbol representing a function, β is deceleration (m / sec 2 ),
    U f is the low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount (m / sec 2 ), X l is the remaining distance to the target point (m), and if β-U f > 0, V
    r (t) is +, and when β- Uf <0, Vr (t) is- )
    A crane steady rest and positioning control method that outputs
  5. 【請求項5】 低速振れ止め・位置決めパターンに於い
    て、Vr (t) =±(2・|±β−Uf |・|Xl |)
    1/2 なる制御速度指令Vr (t) (但し、βは減速度(m
    /sec2),Uf は低速振れ止め加減速調整量(m/se
    c2),Xl は目標点までの残距離(m)、β−Uf >0
    のときVr (t) は+、β−Uf <0のときVr (t) は−
    とする)を出力する構成とした請求項4に記載のクレー
    ンの振れ止め・位置決め制御方法。
    5. In the low-speed steady rest / positioning pattern, V r (t) = ± (2 · | ± β−U f | · | X l |)
    1/2 control speed command V r (t) (where β is the deceleration (m
    / Sec 2 ), U f is the low-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount (m / se
    c 2 ), X l is the remaining distance (m) to the target point, β−U f > 0
    Vr (t) is + when β− Uf <0, and Vr (t) is −
    The crane steadying / positioning control method according to claim 4, wherein the method is configured to output:
  6. 【請求項6】 制御速度指令演算装置から出力する制御
    速度パターンを、加速パターンと高速振れ止めパターン
    と減速パターンと低速振れ止め・位置決めパターンとか
    ら成る制御速度パターンとするようにした請求項4又は
    請求項5に記載のクレーンの振れ止め・位置決め制御方
    法。
    6. The control speed pattern output from the control speed command calculation device is a control speed pattern composed of an acceleration pattern, a high-speed steady rest pattern, a deceleration pattern, and a low-speed steady rest / positioning pattern. A method for controlling the steadying and positioning of the crane according to claim 5.
  7. 【請求項7】 低速振れ止め加減速調整量Uf による補
    正をした制御速度指令Vr (t) を、振れ角と周波数に対
    する振れ角速度との位相平面図上の第2象限又は第4象
    限に於いて出力する構成とした請求項4又は請求項5に
    記載のクレーンの振れ止め・位置決め制御方法。
    7. A control speed command V r (t) corrected by the low-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U f is transferred to a second quadrant or a fourth quadrant on a phase plan view of a shake angle and a shake angular velocity with respect to a frequency. The crane steadying / positioning control method according to claim 4 or claim 5, wherein the crane is configured to output.
  8. 【請求項8】 低速振れ止め加減速調整量Uf による補
    正をした制御速度指令Vr (t) を、振れ角と周波数に対
    する振れ角速度との位相平面図上の第2象限及び第4象
    限に於いて出力する構成とした請求項4又は請求項5に
    記載のクレーンの振れ止め・位置決め制御方法。
    8. A control speed command V r (t) corrected by the low-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U f is transferred to a second quadrant and a fourth quadrant on a phase plane diagram of a shake angle and a shake angular velocity with respect to a frequency. The crane steadying / positioning control method according to claim 4 or claim 5, wherein the crane is configured to output.
  9. 【請求項9】 クレーンの位置、速度、ワイヤロープの
    振れ角及び振れ角速度の検出値から制御速度指令演算装
    置に於いて制御速度指令を演算し、当該制御速度指令を
    クレーンの速度制御装置へ入力することにより、クレー
    ンの振れ止め・位置決めを行うようにしたクレーンの振
    れ止め・位置決め制御方法に於いて、前記制御速度指令
    演算装置から出力する制御速度パターンを、加速パター
    ンと高速振れ止めパターンと減速パターンと低速振れ止
    め・位置決めパターンとから成る制御速度パターンとす
    ると共に、前記高速振れ止めパターンに於いてVh(t)
    =V0(t)又はVh-1(t)+U・Δtなる制御速度指令Vh
    (t) (但し、V0(t)は検出速度(m/sec),Vh-1 は演
    算器の一周期前の制御速度(m/sec),Uは高速振れ止
    め加減速調整量(m/sec2),Δtは演算器の演算周期
    (sec))を出力する構成としたクレーンの振れ止め・位
    置決め制御方法。
    9. A control speed command calculation device calculates a control speed command from a detected value of the position and speed of the crane, the deflection angle of the wire rope and the deflection angular speed, and inputs the control speed command to the crane speed control device. In the crane steadying / positioning control method in which crane steadying / positioning is performed, the control speed pattern output from the control speed command calculation device is changed to an acceleration pattern, a high speed steadying pattern, and a deceleration. with the control speed pattern comprising a pattern and slow steadying and positioning pattern, at the high speed bracing pattern V h (t)
    = V 0 (t) or V h−1 (t) + U · Δt control speed command V h
    (t) (where V 0 (t) is the detection speed (m / sec), V h-1 is the control speed (m / sec) one cycle before the operation unit, and U is the high-speed steady rest acceleration / deceleration adjustment amount ( m / sec 2 ), Δt is a crane steadying / positioning control method configured to output a calculation cycle (sec) of a calculator.
  10. 【請求項10】 高速振れ止め加減速調整量Uによる補
    正をした制御速度指令Vh (t) を、振れ角と周波数に対
    する振れ角速度との位相平面上の第2象限又は第4象限
    に於いて出力する構成とした請求項9に記載のクレーン
    の振れ止め・位置決め制御方法。
    10. A control speed command V h (t) corrected by the high-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U in a second quadrant or a fourth quadrant on a phase plane of a shake angle and a shake angular velocity with respect to a frequency. The crane steadying / positioning control method according to claim 9, wherein the crane is configured to output.
  11. 【請求項11】 高速振れ止め加減速調整量Uによる補
    正をした制御速度指令Vh (t) を、振れ角と周波数に対
    する振れ角速度との位相平面上の第2象限及び第4象限
    に於いて出力する構成とした請求項9に記載のクレーン
    の振れ止め・位置決め制御方法。
    11. A control speed command V h (t) corrected by the high-speed steady-state acceleration / deceleration adjustment amount U in a second quadrant and a fourth quadrant on a phase plane of a shake angle and a shake angular velocity with respect to a frequency. The crane steadying / positioning control method according to claim 9, wherein the crane is configured to output.
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