JP2875525B1 - クレーンの走行制御方法および走行制御装置 - Google Patents
クレーンの走行制御方法および走行制御装置Info
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- JP2875525B1 JP2875525B1 JP9249598A JP9249598A JP2875525B1 JP 2875525 B1 JP2875525 B1 JP 2875525B1 JP 9249598 A JP9249598 A JP 9249598A JP 9249598 A JP9249598 A JP 9249598A JP 2875525 B1 JP2875525 B1 JP 2875525B1
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- Control And Safety Of Cranes (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 外乱に強くしかも短時間で吊荷を目標位置ま
で移送できるクレーンの走行制御方法および走行制御装
置を提供する。 【解決手段】 スケジュール制御とフィードバック制御
とを併用してクレーンの走行制御するものであって、逐
次算出されたダンピング係数ζが所定範囲内のときはフ
ィードバック制御手段６によりクレーンの走行を制御
し、前記ダンピング係数ζが所定範囲外のときはスケジ
ュール制御手段５によりクレーンの走行を制御するもの
である。
で移送できるクレーンの走行制御方法および走行制御装
置を提供する。 【解決手段】 スケジュール制御とフィードバック制御
とを併用してクレーンの走行制御するものであって、逐
次算出されたダンピング係数ζが所定範囲内のときはフ
ィードバック制御手段６によりクレーンの走行を制御
し、前記ダンピング係数ζが所定範囲外のときはスケジ
ュール制御手段５によりクレーンの走行を制御するもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクレーンの走行制御
方法および走行制御装置に関する。さらに詳しくは、ロ
ープ懸垂式クレーンの走行制御の改善に関する。
方法および走行制御装置に関する。さらに詳しくは、ロ
ープ懸垂式クレーンの走行制御の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、物流の効率化が強く要求されるよ
うになってきており、それに伴いコンテナヤードでのコ
ンテナ荷役に要する時間、すなわち荷役時間の短縮も強
く求められている。この荷役時間には、クレーンによる
荷の吊り上げ、すなわちコンテナの吊り上げ、吊り上げ
たコンテナの目標位置までの移送、および目標位置にお
けるコンテナの巻き下げに要する時間が含まれる。そし
て、この荷役時間の短縮には、荷役時間の大部分を占め
る吊り上げたコンテナの目標位置までの移送に要する時
間（以下、単に移送時間という）を短縮することが重要
となる。
うになってきており、それに伴いコンテナヤードでのコ
ンテナ荷役に要する時間、すなわち荷役時間の短縮も強
く求められている。この荷役時間には、クレーンによる
荷の吊り上げ、すなわちコンテナの吊り上げ、吊り上げ
たコンテナの目標位置までの移送、および目標位置にお
けるコンテナの巻き下げに要する時間が含まれる。そし
て、この荷役時間の短縮には、荷役時間の大部分を占め
る吊り上げたコンテナの目標位置までの移送に要する時
間（以下、単に移送時間という）を短縮することが重要
となる。
【０００３】そのため、従来よりこの移送時間を短縮す
るための提案が種々なされている。例えば、特開平６ー
２１１４８９号公報には、クレーンによりコンテナの移
送中の振れ止め制御を目的として、トロリー位置ｘ，ス
プレッダー位置ｘ´，トロリー速度ｖI，スプレッダー
速度ｖI´をそれぞれ検出し、トロリー（スプレッダ
ー）の目標位置ｘ0を含む下記トロリー加速度指令値ｕ
を時々刻々求めるとともに、 ｕ＝ａ（ｘ−ｘ0）＋ｂ（ｘ´−ｘ0）＋ｃｖI＋ｄｖI´ （ａ，ｂ，ｃ，ｄは適宜定数） トロリー加速度ｕを積分して時々刻々求めたその速度指
令値ｖを、トロリー駆動部にフィードバックすることを
特徴とするクレーンの振れ止め制御方法が提案されてい
る。
るための提案が種々なされている。例えば、特開平６ー
２１１４８９号公報には、クレーンによりコンテナの移
送中の振れ止め制御を目的として、トロリー位置ｘ，ス
プレッダー位置ｘ´，トロリー速度ｖI，スプレッダー
速度ｖI´をそれぞれ検出し、トロリー（スプレッダ
ー）の目標位置ｘ0を含む下記トロリー加速度指令値ｕ
を時々刻々求めるとともに、 ｕ＝ａ（ｘ−ｘ0）＋ｂ（ｘ´−ｘ0）＋ｃｖI＋ｄｖI´ （ａ，ｂ，ｃ，ｄは適宜定数） トロリー加速度ｕを積分して時々刻々求めたその速度指
令値ｖを、トロリー駆動部にフィードバックすることを
特徴とするクレーンの振れ止め制御方法が提案されてい
る。
【０００４】また、特開平６ー１４４７７７号公報に
は、プリセット制御方式によるクレーンの吊荷の振れを
防止する方法において、定速走行中の外乱による振れを
簡単な演算を行うのみで止めることのできる制御方法を
提供することを目的として、定速走行中のロープ懸垂式
クレーンにおける吊荷の振れ止め制御方法であって、振
れの最下点に吊荷がある時点をはさんで、吊荷の振れ周
期の約１／６の時間の間、吊荷の振れ方向にクレーン台
車を加速又は減速することを特徴とするクレーンの振れ
止め制御方法が提案されている。
は、プリセット制御方式によるクレーンの吊荷の振れを
防止する方法において、定速走行中の外乱による振れを
簡単な演算を行うのみで止めることのできる制御方法を
提供することを目的として、定速走行中のロープ懸垂式
クレーンにおける吊荷の振れ止め制御方法であって、振
れの最下点に吊荷がある時点をはさんで、吊荷の振れ周
期の約１／６の時間の間、吊荷の振れ方向にクレーン台
車を加速又は減速することを特徴とするクレーンの振れ
止め制御方法が提案されている。
【０００５】しかしながら、前記提案に係るクレーンの
制御方法は、いずれもクレーンによる吊荷の移送中にお
ける局部的な問題を解決しているにすぎないため、移送
時間を大幅に短縮することはできない。
制御方法は、いずれもクレーンによる吊荷の移送中にお
ける局部的な問題を解決しているにすぎないため、移送
時間を大幅に短縮することはできない。
【０００６】なお、クレーンの移送時間の短縮に関する
従来よりの提案は、フィードフォワード方式（スケジュ
ール制御方式）とフィードバック方式との二方式に大別
される。しかし、前者のフィードフォワード式は、短時
間に振れも少なく移送が可能である反面、初期振れ、風
外乱やロープ長変化などの外乱に弱いという問題を有し
ている。一方、後者のフィードバック方式は、外乱には
強いが、位置と振れとを同時に制御する関係上、位置の
行き過ぎを抑えるために安全サイドの調整値になり、そ
の結果振れの収束に余分な時間がかかるという問題を有
している。
従来よりの提案は、フィードフォワード方式（スケジュ
ール制御方式）とフィードバック方式との二方式に大別
される。しかし、前者のフィードフォワード式は、短時
間に振れも少なく移送が可能である反面、初期振れ、風
外乱やロープ長変化などの外乱に弱いという問題を有し
ている。一方、後者のフィードバック方式は、外乱には
強いが、位置と振れとを同時に制御する関係上、位置の
行き過ぎを抑えるために安全サイドの調整値になり、そ
の結果振れの収束に余分な時間がかかるという問題を有
している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、外乱に強くしか
も短時間で吊荷を目標位置まで移送できるクレーンの走
行制御方法および走行制御装置を提供することを目的と
している。
術の課題に鑑みなされたものであって、外乱に強くしか
も短時間で吊荷を目標位置まで移送できるクレーンの走
行制御方法および走行制御装置を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のクレーンの走行
制御方法は、スケジュール制御とフィードバック制御と
を併用するクレーンの走行制御方法であって、逐次算出
されたダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内の
ときはフィードバック制御によりクレーンの走行を制御
し、前記ダンピング係数または制御ゲインが所定範囲外
のときはスケジュール制御によりクレーンの走行を制御
することを特徴とする。
制御方法は、スケジュール制御とフィードバック制御と
を併用するクレーンの走行制御方法であって、逐次算出
されたダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内の
ときはフィードバック制御によりクレーンの走行を制御
し、前記ダンピング係数または制御ゲインが所定範囲外
のときはスケジュール制御によりクレーンの走行を制御
することを特徴とする。
【０００９】本発明のクレーンの走行制御方法は、スケ
ジュール制御とフィードバック制御とを併用するクレー
ンの走行制御方法であって、具体的には、クレーンの走
行中のダンピング係数または制御ゲインを逐次算出する
手順と、前記算出されたダンピング係数または制御ゲイ
ンが所定範囲内にあるか否か判定する手順と、前記判定
によりダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内と
された場合、フィードバック制御によりクレーンを走行
させ、所定範囲外にあるとされた場合、スケジュール制
御によりクレーンを走行させる手順とを含んでなること
を特徴とする。
ジュール制御とフィードバック制御とを併用するクレー
ンの走行制御方法であって、具体的には、クレーンの走
行中のダンピング係数または制御ゲインを逐次算出する
手順と、前記算出されたダンピング係数または制御ゲイ
ンが所定範囲内にあるか否か判定する手順と、前記判定
によりダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内と
された場合、フィードバック制御によりクレーンを走行
させ、所定範囲外にあるとされた場合、スケジュール制
御によりクレーンを走行させる手順とを含んでなること
を特徴とする。
【００１０】一方、本発明のクレーンの走行制御装置
は、スケジュール制御手段とフィードバック制御手段と
を備えてなるクレーンの走行制御装置であって、逐次算
出されたダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内
のときはフィードバック制御手段によりクレーンの走行
を制御し、前記ダンピング係数または制御ゲインが所定
範囲外のときはスケジュール制御手段によりクレーンの
走行を制御することを特徴とする。
は、スケジュール制御手段とフィードバック制御手段と
を備えてなるクレーンの走行制御装置であって、逐次算
出されたダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内
のときはフィードバック制御手段によりクレーンの走行
を制御し、前記ダンピング係数または制御ゲインが所定
範囲外のときはスケジュール制御手段によりクレーンの
走行を制御することを特徴とする。
【００１１】本発明のクレーンの走行制御装置は、具体
的には、ダンピング係数または制御ゲイン算出手段と、
判定手段と、切換手段と、スケジュール制御手段と、フ
ィードバック制御手段とを備え、前記ダンピング係数ま
たは制御ゲイン算出手段によりクレーンの走行中のダン
ピング係数または制御ゲインが逐次算出され、前記判定
手段により算出されたダンピング係数または制御ゲイン
が所定範囲内にあるか否かが判定され、前記ダンピング
係数または制御ゲインが所定範囲内にあると判定される
と、前記切換手段によりフィードバック制御手段に切り
換えられ、フィードバック制御によりクレーンの走行が
制御され、ダンピング係数が所定範囲外にあると判定さ
れると、前記切換手段によりスケジュール制御手段に切
り換えられ、スケジュール制御によりクレーンの走行が
制御されることを特徴とする。
的には、ダンピング係数または制御ゲイン算出手段と、
判定手段と、切換手段と、スケジュール制御手段と、フ
ィードバック制御手段とを備え、前記ダンピング係数ま
たは制御ゲイン算出手段によりクレーンの走行中のダン
ピング係数または制御ゲインが逐次算出され、前記判定
手段により算出されたダンピング係数または制御ゲイン
が所定範囲内にあるか否かが判定され、前記ダンピング
係数または制御ゲインが所定範囲内にあると判定される
と、前記切換手段によりフィードバック制御手段に切り
換えられ、フィードバック制御によりクレーンの走行が
制御され、ダンピング係数が所定範囲外にあると判定さ
れると、前記切換手段によりスケジュール制御手段に切
り換えられ、スケジュール制御によりクレーンの走行が
制御されることを特徴とする。
【００１２】ここで、前記所定範囲は、例えば０．７〜
１．５、好ましくは０．７〜１．２とされる。
１．５、好ましくは０．７〜１．２とされる。
【００１３】また、制御ゲインは、例えば下記式により
算出される。
算出される。
【００１４】
【数３】 ここに、 ｋ：制御ゲイン ｘT：停止目標位置 ｖ：トリーの速度 α：設計パラメータ ａ：ロープの長さ ｇ：重力の加速度 θ：ロープの振れ角
【００１５】
【作用】本発明においてはスケジュール制御とフィード
バック制御とを併用し、しかも逐次算出されたダンピン
グ係数または制御ゲインにより両者の切り換えをなして
いるので、外乱に強く、かつ短時間で荷を目標位置に移
送でき、しかも目標位置に到達した時点においては荷の
振れが収束される。
バック制御とを併用し、しかも逐次算出されたダンピン
グ係数または制御ゲインにより両者の切り換えをなして
いるので、外乱に強く、かつ短時間で荷を目標位置に移
送でき、しかも目標位置に到達した時点においては荷の
振れが収束される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
【００１７】本発明のクレーンの走行制御方法の原理
は、スケジュール制御とフィードバック制御とを併用し
たものであって、振れの減衰度に適当な範囲を定め、振
れの減衰度がその範囲に入るまではクレーンの走行をス
ケジュール制御により制御し、ついでクレーンの走行を
フィードバック制御により制御してクレーンを目標位置
まで走行させるものである。
は、スケジュール制御とフィードバック制御とを併用し
たものであって、振れの減衰度に適当な範囲を定め、振
れの減衰度がその範囲に入るまではクレーンの走行をス
ケジュール制御により制御し、ついでクレーンの走行を
フィードバック制御により制御してクレーンを目標位置
まで走行させるものである。
【００１８】以下、この原理について図１に示す単振子
モデルを用いて詳述する。
モデルを用いて詳述する。
【００１９】図１に示す単振子モデルの運動方程式は下
記式１により表される。
記式１により表される。
【００２０】 ａｄ2θ／ｄｔ2＋ｇθ＋ｄｖ／ｄｔ＝０ （１） ここに、 ａ：単振子の長さ（ロープの長さ） θ：単振子モデルの振れ角（ロープの振れ角） ｇ：重力の加速度 ｖ：支点速度（トロリーの速度）
【００２１】そして、現在の支点位置から停止目標位置
までの距離をｘTとし、下記式２により表される制御則
を用いる。
までの距離をｘTとし、下記式２により表される制御則
を用いる。
【００２２】 ｄｖ／ｄｔ＝ｋｄθ／ｄｔ−α（ｖ−ｋθ） （２） ここに、 ｋ：制御ゲイン α：設計パラメータ なお、制御ゲインｋは下記式３により表される。
【００２３】
【数４】
【００２４】前記式２による制御則および前記式３によ
る制御ゲインｋを用いると、振れが止まった時の支点
（トロリー）の移動距離ｘは目標位置ｘTに一致してい
る。この場合、設計パラメータαの値は大きいほどよい
が、大きくしすぎると速度の変化率が多くなりすぎるの
で、適用される系に応じて適宜選定される。
る制御ゲインｋを用いると、振れが止まった時の支点
（トロリー）の移動距離ｘは目標位置ｘTに一致してい
る。この場合、設計パラメータαの値は大きいほどよい
が、大きくしすぎると速度の変化率が多くなりすぎるの
で、適用される系に応じて適宜選定される。
【００２５】前述したように、前記制御則および制御ゲ
インｋを用いれば支点を目標位置ｘTで停止させること
ができるが、この制御則および制御ゲインｋを支点の移
動開始前あるいは移動開始直後から適用すると、支点の
目標位置ｘTまでの移動に極めて長い時間を要するもの
となる。その逆に、目標位置に近づきすぎてから前記制
御則および制御ゲインｋを用いた制御により支点を移動
させると振れの収束に長時間を要するものとなる。
インｋを用いれば支点を目標位置ｘTで停止させること
ができるが、この制御則および制御ゲインｋを支点の移
動開始前あるいは移動開始直後から適用すると、支点の
目標位置ｘTまでの移動に極めて長い時間を要するもの
となる。その逆に、目標位置に近づきすぎてから前記制
御則および制御ゲインｋを用いた制御により支点を移動
させると振れの収束に長時間を要するものとなる。
【００２６】そこで、本発明においては、支点の移動を
支点の移動開始後からある程度目標位置ｘTに近づくま
での間をスケジュール制御によりなし、しかる後前記制
御則および制御ゲインｋを用いたフィードバック制御に
よりなすものとする。
支点の移動開始後からある程度目標位置ｘTに近づくま
での間をスケジュール制御によりなし、しかる後前記制
御則および制御ゲインｋを用いたフィードバック制御に
よりなすものとする。
【００２７】その場合、スケジュール制御からフィード
バック制御に切り換えるための判断基準が必要となる
が、本発明においてはその切換を移動途中の振れ角のダ
ンピング係数ζの値の範囲により行うものとする。すな
わち、ダンピング係数ζが、Ａ≦ζ≦Ｂ（Ａ，Ｂは判定
基準値であって、下限判定判定基準値Ａは、例えば０．
７とされ、また上限判定判定基準値Ｂは、１．２〜１．
５、つまり１．３程度とされる。）を満足するときは、
フィードバック制御により支点の移動を制御するもので
ある。このダンピング係数ζは、目標位置ｘTが遠くに
あるときは大きいが、目標位置ｘTに近づくにつれて小
さくなるという特性を有している。ここに、ζは下記式
４により定義されるものである。
バック制御に切り換えるための判断基準が必要となる
が、本発明においてはその切換を移動途中の振れ角のダ
ンピング係数ζの値の範囲により行うものとする。すな
わち、ダンピング係数ζが、Ａ≦ζ≦Ｂ（Ａ，Ｂは判定
基準値であって、下限判定判定基準値Ａは、例えば０．
７とされ、また上限判定判定基準値Ｂは、１．２〜１．
５、つまり１．３程度とされる。）を満足するときは、
フィードバック制御により支点の移動を制御するもので
ある。このダンピング係数ζは、目標位置ｘTが遠くに
あるときは大きいが、目標位置ｘTに近づくにつれて小
さくなるという特性を有している。ここに、ζは下記式
４により定義されるものである。
【００２８】 ζ＝ｋ／２（ｇａ）0.5 （４）
【００２９】このダンピング係数ζを用いたスケジュー
ル制御からフィードバック制御に切換は、具体的には、
制御ゲインｋを前記式３によりオンラインで逐次算出
し、ついでその制御ゲインｋによりダンピング係数ζを
算出し、その算出されたダンピング係数ζがＡ以上、つ
まり０．７以上になるとスケジュール制御からフィード
バック制御に切り換える。そして、支点の移動の途中に
おいてダンピング係数ζがＢ以上、つまり１．３程度以
上になるとフィードバック制御からスケジュール制御に
切り換えて支点を一定速度あるいは加速させて迅速に移
動させて移動距離をかせぐものとする。このようにする
のは、ダンピング係数ζがＢ以上となると、ダンピング
が強すぎて目標位置ｘTに到達するまでに長時間を要す
るようになり、移動に要する時間を短縮するという目的
に反するからである。なお、前記４式から明らかなよう
に、この場合ダンピング係数ζに代えて制御ゲインｋを
用いて切り換えてもよい。
ル制御からフィードバック制御に切換は、具体的には、
制御ゲインｋを前記式３によりオンラインで逐次算出
し、ついでその制御ゲインｋによりダンピング係数ζを
算出し、その算出されたダンピング係数ζがＡ以上、つ
まり０．７以上になるとスケジュール制御からフィード
バック制御に切り換える。そして、支点の移動の途中に
おいてダンピング係数ζがＢ以上、つまり１．３程度以
上になるとフィードバック制御からスケジュール制御に
切り換えて支点を一定速度あるいは加速させて迅速に移
動させて移動距離をかせぐものとする。このようにする
のは、ダンピング係数ζがＢ以上となると、ダンピング
が強すぎて目標位置ｘTに到達するまでに長時間を要す
るようになり、移動に要する時間を短縮するという目的
に反するからである。なお、前記４式から明らかなよう
に、この場合ダンピング係数ζに代えて制御ゲインｋを
用いて切り換えてもよい。
【００３０】このように、本発明においてはダンピング
係数ζまたは制御ゲインｋに応じてスケジュール制御と
フィードバック制御との切換をしながら支点を移動させ
ているので、支点の移動中に振れの収束が促進され、そ
の結果目標位置ｘTに到達した時点で振れが停止するこ
とになる。したがって、目標位置ｘTに到達する時間を
著しく短縮できるとともに、目標位置ｘTに到達後、た
だちに荷の巻き下げがなし得る。
係数ζまたは制御ゲインｋに応じてスケジュール制御と
フィードバック制御との切換をしながら支点を移動させ
ているので、支点の移動中に振れの収束が促進され、そ
の結果目標位置ｘTに到達した時点で振れが停止するこ
とになる。したがって、目標位置ｘTに到達する時間を
著しく短縮できるとともに、目標位置ｘTに到達後、た
だちに荷の巻き下げがなし得る。
【００３１】図２に、かかるクレーンの走行制御方法に
適用されるクレーンの走行制御装置Ｃの概略図が示され
ている。図２に示すクレーンの走行制御装置Ｃは、入力
手段１と、ダンピング係数算出手段２と、判定手段３
と、切換手段４と、スケジュール制御手段５と、フィー
ドバック制御手段６と、出力手段７とを備えてなるもの
とされる。
適用されるクレーンの走行制御装置Ｃの概略図が示され
ている。図２に示すクレーンの走行制御装置Ｃは、入力
手段１と、ダンピング係数算出手段２と、判定手段３
と、切換手段４と、スケジュール制御手段５と、フィー
ドバック制御手段６と、出力手段７とを備えてなるもの
とされる。
【００３２】入力手段１から入力されるものには、スケ
ジュール制御のためのクレーンの走行スケジュール、例
えばトロリーの加速度スケジュールや速度スケジュー
ル、設計パラメータα，判定基準値Ａ，Ｂ、目標位置ｘ
T、ロープ長さａ、ロープの振れ角θ、トロリーの速度
ｖ、トロリーの位置ｘなどがある。
ジュール制御のためのクレーンの走行スケジュール、例
えばトロリーの加速度スケジュールや速度スケジュー
ル、設計パラメータα，判定基準値Ａ，Ｂ、目標位置ｘ
T、ロープ長さａ、ロープの振れ角θ、トロリーの速度
ｖ、トロリーの位置ｘなどがある。
【００３３】ダンピング係数算出手段２は、入力手段１
から入力された設計パラメータα、ロープ長さａ、ロー
プの振れ角θ、目標位置ｘTを用いて前記式３により制
御ゲインｋを算出し、ついで算出された制御ゲインｋを
用いて前記式４によりダンピング係数ζを算出するもの
である。この算出されたダンピング係数ζは判定手段３
に送給される。
から入力された設計パラメータα、ロープ長さａ、ロー
プの振れ角θ、目標位置ｘTを用いて前記式３により制
御ゲインｋを算出し、ついで算出された制御ゲインｋを
用いて前記式４によりダンピング係数ζを算出するもの
である。この算出されたダンピング係数ζは判定手段３
に送給される。
【００３４】判定手段３は、ダンピング係数算出手段２
により算出されたダンピング係数ζが判定基準値Ａ，Ｂ
間にあるか否か判定するものである。この判定結果は切
換手段４に送給される。
により算出されたダンピング係数ζが判定基準値Ａ，Ｂ
間にあるか否か判定するものである。この判定結果は切
換手段４に送給される。
【００３５】切換手段４は、判定結果によりダンピング
係数ζが下限判定基準値Ａ未満あるいは上限判定基準値
Ｂを超えている判定されると、スケジュール制御手段５
による制御に切り換え、その逆にダンピング係数ζが下
限判定基準値Ａと上限判定基準値Ｂとの間にあると判定
されると、フィードバック制御手段６による制御に切り
換えるものである。
係数ζが下限判定基準値Ａ未満あるいは上限判定基準値
Ｂを超えている判定されると、スケジュール制御手段５
による制御に切り換え、その逆にダンピング係数ζが下
限判定基準値Ａと上限判定基準値Ｂとの間にあると判定
されると、フィードバック制御手段６による制御に切り
換えるものである。
【００３６】スケジュール制御手段５は、切換手段４か
らの切換指示に応答して入力手段１から入力されるロー
プ長さａ、ロープの振れ角θ、トロリーの速度ｖ、トロ
リーの位置ｘ、目標位置ｘTなどを用いて予め設定され
ている加速度スケジュールや速度スケジュールにより、
トロリーの加速度指令値や速度指令値を生成する。この
生成されたトロリーの加速度指令値や速度指令値は出力
手段７に送給される。フィードバック制御手段６は、切
換手段４からの切換指示に応答して入力手段１から入力
されるロープ長さａ、ロープの振れ角θ、トロリーの速
度ｖ、トロリーの位置ｘ、目標位置ｘTなどを用いて、
前記式２に示される制御則よるフィードバック制御によ
り、トロリーの加速度指令値や速度指令値を生成する。
この生成されたトロリーの加速度指令値や速度指令値は
出力手段７に送給される。
らの切換指示に応答して入力手段１から入力されるロー
プ長さａ、ロープの振れ角θ、トロリーの速度ｖ、トロ
リーの位置ｘ、目標位置ｘTなどを用いて予め設定され
ている加速度スケジュールや速度スケジュールにより、
トロリーの加速度指令値や速度指令値を生成する。この
生成されたトロリーの加速度指令値や速度指令値は出力
手段７に送給される。フィードバック制御手段６は、切
換手段４からの切換指示に応答して入力手段１から入力
されるロープ長さａ、ロープの振れ角θ、トロリーの速
度ｖ、トロリーの位置ｘ、目標位置ｘTなどを用いて、
前記式２に示される制御則よるフィードバック制御によ
り、トロリーの加速度指令値や速度指令値を生成する。
この生成されたトロリーの加速度指令値や速度指令値は
出力手段７に送給される。
【００３７】出力手段７は、スケジュール制御手段５お
よびフィードバック制御手段６からのトロリーの加速度
指令値や速度指令値をトロリーに送給する。
よびフィードバック制御手段６からのトロリーの加速度
指令値や速度指令値をトロリーに送給する。
【００３８】しかして、トロリーはこの加速度指令値や
速度指令値により駆動されて、速やかに目標位置ｘTに
到達する。また、トロリーがこの目標位置ｘTに到達し
た時点においてはロープの振れも収束しているので、ロ
ープの振れ角θはゼロとなる。図３は、かかる機能を有
するクレーンの走行制御装置Ｃをコンピュータにより構
成したものの一例であって、ＣＰＵを中心として入出力
インターフェース、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換機、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、クロックなどを備えてなるものとされる。
速度指令値により駆動されて、速やかに目標位置ｘTに
到達する。また、トロリーがこの目標位置ｘTに到達し
た時点においてはロープの振れも収束しているので、ロ
ープの振れ角θはゼロとなる。図３は、かかる機能を有
するクレーンの走行制御装置Ｃをコンピュータにより構
成したものの一例であって、ＣＰＵを中心として入出力
インターフェース、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換機、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、クロックなどを備えてなるものとされる。
【００３９】なお、前記実施の形態においては制御則は
前記式２によるものとされたが、適用されたる制御則は
前記式２に限定されるものではなく、下記式５のように
一般化できる。
前記式２によるものとされたが、適用されたる制御則は
前記式２に限定されるものではなく、下記式５のように
一般化できる。
【００４０】 ｖ（ｔ）＝ｋθ（ｔ）＋ｆ（ｔ） （５） ただし、 ｆ（０）＝ｖ（０）−ｋ・θ（０） ｆ（∞）＝０ とする。
【００４１】そして、ｆ（ｔ）を適宜選定することによ
り、制御ゲインｋの算出式もそれに応じて決定される。
り、制御ゲインｋの算出式もそれに応じて決定される。
【００４２】例えば、ｆ（ｔ）を下記式６のように設定
すると、制御ゲインｋは下記式７により算出される。
すると、制御ゲインｋは下記式７により算出される。
【００４３】 f(t)=(v(0)-kθ(0))(cosωt+1)/2 0≦t≦(π/ω) （６） f(t)=0 (π/ω)<t
【００４４】
【数５】
【００４５】また、ｆ（ｔ）を下記式８のように設定す
ると、制御ゲインｋは下記式９により算出される。
ると、制御ゲインｋは下記式９により算出される。
【００４６】 f(t)=(v(0)-kθ(0))(1-βt) 0≦t≦(1/β) （８） f(t)=0 (1/β)<t
【００４７】
【数６】
【００４８】なお、図２において、ダンピング係数算出
手段２に代えて制御ゲイン算出手段を用いてもよい。そ
の場合、判定は前記式４を考慮した算出された判定基準
値が用いられる。
手段２に代えて制御ゲイン算出手段を用いてもよい。そ
の場合、判定は前記式４を考慮した算出された判定基準
値が用いられる。
【００４９】
【実施例】次に、より具体的な実施例により本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００５０】図４に、実施例のクレーンの走行制御装置
Ｃ１のブロック図を示す。図４において符号１１は制御
ゲイン算出部、符号１２はダンピング係数算出部、符号
１３は判定部、符号１４は切換部をそれぞれ示す。
Ｃ１のブロック図を示す。図４において符号１１は制御
ゲイン算出部、符号１２はダンピング係数算出部、符号
１３は判定部、符号１４は切換部をそれぞれ示す。
【００５１】実施例１ 図４に示すクレーンの走行制御装置Ｃ１を用いて、ロー
プ長さを２０ｍとし、設計パラメータαを一定とし、ス
ケジュール制御におけるトロリーの加速度を０．５ｍ／
ｓ2とし、加速時間を８秒間とし、それ以後４ｍ／ｓの
等速運動するものとしてトロリーを６０ｍ先の目標位置
ｘTまでの走行シミュレーションを行った。トロリーの
走行中は、制御ゲインｋを制御ゲイン算出部１１によ
り、トロリーの目標位置ｘTとトロリーの現在位置ｘと
の差、振れの角速度、振れ角θ、トロリーの速度ｖおよ
び設計パラメータαを用いて前記式３により算出し、こ
の算出された制御ゲインｋをダンピング係数算出部１２
に送給してダンピング係数ζを算出し、ついでこの算出
されたダンピング係数ζを判定部１３に送給した。判定
部１３ではダンピング係数ζが０．７を超えた時点で切
換部１４による切り換えを行い、スケジュール制御から
ブロック図により構成された前記式２によるフィードバ
ック制御に移行させた。その結果を図５に示す。図５よ
り、トロリーの走行開始から約１４秒後にフィードバッ
ク制御に移行しているのが認められる。また、トロリー
の移動も円滑にさなれ、そして目標位置ｘTに到達した
時点で振れ角θもゼロに収束しているのが認められる。
プ長さを２０ｍとし、設計パラメータαを一定とし、ス
ケジュール制御におけるトロリーの加速度を０．５ｍ／
ｓ2とし、加速時間を８秒間とし、それ以後４ｍ／ｓの
等速運動するものとしてトロリーを６０ｍ先の目標位置
ｘTまでの走行シミュレーションを行った。トロリーの
走行中は、制御ゲインｋを制御ゲイン算出部１１によ
り、トロリーの目標位置ｘTとトロリーの現在位置ｘと
の差、振れの角速度、振れ角θ、トロリーの速度ｖおよ
び設計パラメータαを用いて前記式３により算出し、こ
の算出された制御ゲインｋをダンピング係数算出部１２
に送給してダンピング係数ζを算出し、ついでこの算出
されたダンピング係数ζを判定部１３に送給した。判定
部１３ではダンピング係数ζが０．７を超えた時点で切
換部１４による切り換えを行い、スケジュール制御から
ブロック図により構成された前記式２によるフィードバ
ック制御に移行させた。その結果を図５に示す。図５よ
り、トロリーの走行開始から約１４秒後にフィードバッ
ク制御に移行しているのが認められる。また、トロリー
の移動も円滑にさなれ、そして目標位置ｘTに到達した
時点で振れ角θもゼロに収束しているのが認められる。
【００５２】実施例２ 目標位置ｘTを３０ｍとした他は、実施例１と同様とし
てトロリーの走行シミュレーションを行った。その結果
を図６に示す。図６より、トロリーの走行開始から約６
秒後にフィードバック制御に移行しているのが認められ
る。また、トロリーの移動も円滑にさなれ、そして目標
位置ｘTに到達した時点で振れ角θもゼロに収束してい
るのが認められる。
てトロリーの走行シミュレーションを行った。その結果
を図６に示す。図６より、トロリーの走行開始から約６
秒後にフィードバック制御に移行しているのが認められ
る。また、トロリーの移動も円滑にさなれ、そして目標
位置ｘTに到達した時点で振れ角θもゼロに収束してい
るのが認められる。
【００５３】実施例３ ダンピング係数ζが１．３を超えた時点で切換部による
切り換えを行った他は実施例１と同様としてトロリーの
走行シミュレーションを行った。その結果を図７に示
す。図７より、トロリーの走行開始から約１４秒後にフ
ィードバック制御に移行しているのが認められる。ま
た、トロリーの移動も円滑にさなれ、そして目標位置ｘ
Tに到達した時点で振れ角θもゼロに収束しているのが
認められる。ただし、ダンピング係数ζを０．７から
１．３に変更したため振れの収束時間が長くなっている
のが認められる。
切り換えを行った他は実施例１と同様としてトロリーの
走行シミュレーションを行った。その結果を図７に示
す。図７より、トロリーの走行開始から約１４秒後にフ
ィードバック制御に移行しているのが認められる。ま
た、トロリーの移動も円滑にさなれ、そして目標位置ｘ
Tに到達した時点で振れ角θもゼロに収束しているのが
認められる。ただし、ダンピング係数ζを０．７から
１．３に変更したため振れの収束時間が長くなっている
のが認められる。
【００５４】以上、本発明を実施の形態および実施例に
基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施の形態お
よび実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能
である。例えば、実施の形態および実施例においては設
計パラメータαは固定されているが、設計パラメータα
は固定される必要はなく、トロリーの移動開始直後は小
さくしておき、トロリーの移動時間が経過するにつれて
大きくするようにしてもよい。
基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施の形態お
よび実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能
である。例えば、実施の形態および実施例においては設
計パラメータαは固定されているが、設計パラメータα
は固定される必要はなく、トロリーの移動開始直後は小
さくしておき、トロリーの移動時間が経過するにつれて
大きくするようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明においては
スケジュール制御とフィードバック制御とを併用し、し
かもダンピング係数または制御ゲインにより両者の切り
換えをなしているので、外乱に強く、かつ短時間で荷を
目標位置に移送でき、しかも目標位置に到達した時点に
おいては荷の振れが収束されているいう優れた効果が得
られる。したがって、クレーンによりコンテナ荷役に要
する時間を著しく短縮できるという優れた効果も得られ
る。
スケジュール制御とフィードバック制御とを併用し、し
かもダンピング係数または制御ゲインにより両者の切り
換えをなしているので、外乱に強く、かつ短時間で荷を
目標位置に移送でき、しかも目標位置に到達した時点に
おいては荷の振れが収束されているいう優れた効果が得
られる。したがって、クレーンによりコンテナ荷役に要
する時間を著しく短縮できるという優れた効果も得られ
る。
【図１】本発明の原理を説明するために用いた単振子の
モデル図である。
モデル図である。
【図２】本発明のクレーンの走行制御装置の概略図であ
る。
る。
【図３】図２に示すクレーンの走行制御装置をコンピュ
ータにより構成した場合の概略図である。
ータにより構成した場合の概略図である。
【図４】本発明のクレーンの走行制御装置の一実施例の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】実施例１の走行シミュレーション結果のグラフ
である。
である。
【図６】実施例２の走行シミュレーション結果のグラフ
である。
である。
【図７】実施例３の走行シミュレーション結果のグラフ
である。
である。
１ 入力手段 ２ ダンピング係数算出手段 ３ 判定手段 ４ 切換手段 ５ スケジュール制御手段 ６ フィードバック制御手段 ７ 出力手段 １１ 制御ゲイン算出部 １２ ダンピング係数算出部 １３ 判定部 １４ 切換部 Ｃ クレーンの走行制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−2877（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B66C 13/00 - 15/06
Claims (11)
- 【請求項１】 スケジュール制御とフィードバック制御
とを併用するクレーンの走行制御方法であって、逐次算
出されたダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内
のときはフィードバック制御によりクレーンの走行を制
御し、前記ダンピング係数または制御ゲインが所定範囲
外のときはスケジュール制御によりクレーンの走行を制
御することを特徴とするクレーンの走行制御方法。 - 【請求項２】 スケジュール制御とフィードバック制御
とを併用するクレーンの走行制御方法であって、 クレーンの走行中のダンピング係数または制御ゲインを
逐次算出する手順と、 前記算出されたダンピング係数または制御ゲインが所定
範囲内にあるか否か判定する手順と、 前記判定によりダンピング係数または制御ゲインが、所
定範囲内とされた場合、フィードバック制御によりクレ
ーンを走行させ、所定範囲外にあるとされた場合、スケ
ジュール制御によりクレーンを走行させる手順とを含ん
でなることを特徴とするクレーンの走行制御方法。 - 【請求項３】 前記所定範囲が０．７〜１．５とされて
なることを特徴とする請求項１または２記載のクレーン
の走行制御方法。 - 【請求項４】 前記所定範囲が０．７〜１．２とされて
なることを特徴とする請求項３記載のクレーンの走行制
御方法。 - 【請求項５】 制御ゲインが下記式により算出されるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のクレーンの走行
制御方法。 【数１】 ここに、 ｋ：制御ゲイン ｘT：停止目標位置 ｖ：トリーの速度 α：設計パラメータ ａ：ロープの長さ ｇ：重力の加速度 θ：ロープの振れ角 - 【請求項６】 スケジュール制御手段とフィードバック
制御手段とを備えてなるクレーンの走行制御装置であっ
て、 逐次算出されたダンピング係数または制御ゲインが所定
範囲内のときはフィードバック制御手段によりクレーン
の走行を制御し、前記ダンピング係数または制御ゲイン
が所定範囲外のときはスケジュール制御手段によりクレ
ーンの走行を制御することを特徴とするクレーンの走行
制御装置。 - 【請求項７】 ダンピング係数または制御ゲイン算出手
段と、判定手段と、切換手段と、スケジュール制御手段
と、フィードバック制御手段とを備え、 前記ダンピング係数または制御ゲイン算出手段によりク
レーンの走行中のダンピング係数または制御ゲインが逐
次算出され、 前記判定手段により算出されたダンピング係数または制
御ゲインが所定範囲内にあるか否かが判定され、 前記ダンピング係数または制御ゲインが所定範囲内にあ
ると判定されると、前記切換手段によりフィードバック
制御手段に切り換えられ、フィードバック制御によりク
レーンの走行が制御され、ダンピング係数または制御ゲ
インが所定範囲外にあると判定されると、前記切換手段
によりスケジュール制御手段に切り換えられ、スケジュ
ール制御によりクレーンの走行が制御されることを特徴
とするクレーンの走行制御装置。 - 【請求項８】 前記所定範囲が０．７〜１．５とされて
なることを特徴とする請求項６または７記載のクレーン
の走行制御装置。 - 【請求項９】 前記所定範囲が０．７〜１．２とされて
なることを特徴とする請求項８記載のクレーンの走行制
御装置。 - 【請求項１０】 制御ゲインが下記式により算出される
ことを特徴とする請求項６または７記載のクレーンの走
行制御装置。 【数２】 ここに、 ｋ：制御ゲイン ｘT：停止目標位置 ｖ：トリーの速度 α：設計パラメータ ａ：ロープの長さ ｇ：重力の加速度 θ：ロープの振れ角 - 【請求項１１】 請求項６ないし請求項１０記載のクレ
ーンの走行制御装置を備えてなることを特徴とするクレ
ーン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9249598A JP2875525B1 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | クレーンの走行制御方法および走行制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9249598A JP2875525B1 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | クレーンの走行制御方法および走行制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2875525B1 true JP2875525B1 (ja) | 1999-03-31 |
| JPH11268886A JPH11268886A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=14055889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9249598A Expired - Fee Related JP2875525B1 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | クレーンの走行制御方法および走行制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875525B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5194660B2 (ja) * | 2007-09-11 | 2013-05-08 | 富士電機株式会社 | クレーン振れ止め制御装置およびクレーンの振れ止め制御方法 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP9249598A patent/JP2875525B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11268886A (ja) | 1999-10-05 |
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