JP3574519B2

JP3574519B2 - Zero point correction method for deflection angle sensor for steady rest control

Info

Publication number: JP3574519B2
Application number: JP29200195A
Authority: JP
Inventors: 弘珍部
Original assignee: 日立機電工業株式会社
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2015-10-13
Also published as: JPH09110373A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法に係り、特に振れ角センサの０点変動をなくし、振れ止め制御精度向を行うのに効果がある振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来クレーン等による吊り荷の振れ角検出は、図１に示すように吊り荷１はフック７を張架した吊り荷用ワイヤーロープ８を巻取ドラム９の回動にてワイヤーロープの巻き上げ、巻き下げにて吊り荷の吊垂時、クレーンのガーダ又はクラブに固定した固定側センサ６と、取付ブラケットに吊り荷の傾動により共に傾動するよう可動式に取り付けた可動側センサ４と、この可動側センサに一端部を締結したセンサロープ３と、このセンサロープの他端側を巻き取り、センサロープの張力を常に一定に保持するセンサロープ巻取用モータ２とより構成されている。従って上述のように構成された従来の振れ角センサにおいては、吊り荷１が振れると、センサロープ巻取用モータ２に一定テンションを与えられたセンサロープ３を介して自在に傾斜可能な可動側センサ４が傾き、この傾き角θに比例した出力が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の振れ止め制御用振れ角センサには、吊り荷１が振れると、これに追従する可動側センサ４も傾き、この傾き角θに比例した出力が得られるが、これは静的な状態においてのみ成立するものである。
しかし、可動側センサ４内部の構成は、センサ内部に小さな振り子を持っており、この振り子が傾き、この量を電気信号に変換する構造のため、吊り荷１の振れ角θ以外に、クレーン５の走行加速度αが可動側センサ４に入力されるため、センサ４内部の振り子はこの加速度αにも反応するため、可動側センサ４単独では吊り荷１の振れ角θを高精度にて検出することは不可能である。
この対策として、従来技術では固定側センサ６を組み合わせている。すなわちクレーン５の加速度αは、移動側センサ４、固定側センサ６両方に入力されるため、両者のセンサ出力の差を取ると、αによる出力分は０となり、θのみが出力値として得られる構成となっている。
しかし、この方式の基本は、固定側センサ６の取付面は振れ角センサを使用中は、傾きの変化はないことを前提としているが、クレーンは稼働中、走行レール上を移動するため、走行レールのレベル変化により固定側センサ取付面はΔだけ傾くことになり、このため振れ角センサ出力はθではなく、θ−Δとなり、センサの０点変動となる。
すなわち、可動側センサ出力Θ１は、
Θ１＝θ＋ｆ（α）（１）
固定側センサ出力Θ２は、
Θ２＝ｆ（α）＋Δ （２）
Θ０＝Θ１−Θ２＝θ＋ｆ（α）−｛ｆ（α）＋Δ｝＝θ−Δ （３）
ここで、
θ：吊り荷の振れ角
ｆ（α）：クレーン加速度によるセンサ出力変動
Δ：固定側センサ傾き角
α：クレーン加速度
Θ０：振れ角センサ出力
である。
従って、基準側振れ角センサの取付面が稼働中に傾くと、そのまま振れ角センサの０点変動となってしまうため、振れ止め制御精度向上に限界があるという問題点があった。
本発明は、この振れ角センサの０点変動をなくして、高精度の振れ角検出が可能なセンサを提供する振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法は、固定側のセンサ出力分に含まれる走行レールのレベル変化によるセンサ出力をフィルタを用いて分離して、振れ角センサの０点を補正するようにしたことを特徴とする。
【０００５】
上記の構成からなる本発明の振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法は、基準側振れ角センサの検出値より取り付け面傾斜分の出力をフィルタを組み合わせて分離し、この値により振れ角センサの０点変動を補正するので、振れ角センサの０点変動をなくすことができ、高精度の振れ角検出が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図において１は吊り荷で、この吊り荷１はフック７を張架した吊り荷用ワイヤーロープ８を巻取ドラム９に巻き取り、吊り荷１を吊垂すると共に、クレーンのガーダ又はクラブに固定側センサ６を固定し、取付ブラケットに吊り荷の傾動により共に傾動するよう可動式に可動側センサ４を取り付けると共に、この可動側センサに一端部を締結したセンサロープ３の他端側をセンサロープ巻取用モータ２に巻き取り、センサロープの張力を常に一定に保持するように構成されている。
【０００８】
従って、吊り荷１が振れると、センサロープ巻取用モータ２に一定テンションを与えられたセンサロープ３を介して自在に傾斜可能な可動側センサ４が傾き、この傾き角θに比例した出力が得られる。ただし、以上述べた状態は静的な状態においてのみ成立するものである。従って、吊り荷１の振れ角θ以外に、クレーン５の走行加速度αが可動側センサ４に入力されるため、センサ４内部の振り子はこの加速度αにも反応して、可動側センサ４の単独では吊り荷１の振れ角θを高精度にて検出することは不可能である。このため、固定側センサ６を組み合わせ、クレーン５の加速度αを、移動側センサ４、固定側センサ６両方に入力し、両センサのセンサ出力の差を取って、クレーン５の加速度αによる出力分を０とし、θのみが出力値として得られるようにする。
【０００９】
この振れ角センサの０点変動、上記（３）式では、Δ分は、高精度振れ止め制御を行う上では大きな障害となっていた。この対策として、固定側センサ出力Θ２の出力には（２）式でも明らかな如く０点変動分Δがｆ（α）分と合成され混在しており、この中よりΔ分のみ取り出すためにフィルタを介して分離し、このΔを（３）式に加算することによりΘ０＝θとなるようにした。
【００１０】
本発明の振れ角センサの０点補正回路を図２に示す。固定側センサ６に作用するクレーンの加速度αは、走行制御装置からの指令加速度βとノイズ分、すなわちクレーン各部のたわみ等により発生する振動加速度δ（ｔ）の合成となり、下式となる。
α＝β＋δ（ｔ）（４）
ここで、
β：指令加速度
δ（ｔ）：振動加速度
このため、固定側センサ出力Θ２の出力波形は図３のようになっている。
【００１１】
このため、ノイズフィルタを介した出力Θ３は、
【式１】

となり、図４に示すなめらかな波形となる。
【００１２】
この図４において直流分、すなわちΔを分離するため、下記手法を採用する。すなわち、指令加速度βは既知のため、理論上得られる振れ角モデルｆ（β）により、理論上の振れ角を計算し、フィルタを介して理論上の下記式を得る。
【式２】

ここで、
ｆ（β）：指令加速度にて得られる理論上の振れ角
Θ４：フィルタを介した理論上の振れ角
【００１３】
これはΔ分を含まない図５となる。このため、ノイズフィルタを介した出力Θ３とフィルタを介した理論上の振れ角Θ４との差Θ５は、
【式３】

Δは直流分につき、
Θ５≒Δ
となり、図６に示す値となり、０点変動分Δが固定側センサ出力Θ２より分離されたことになる。
【００１４】
このため、補正後の出力Θ６は、
Θ６＝Θ０＋Θ５＝θ−Δ＋Δ＝θ
このように、０点変動分Δを除去された振れ角θが検出される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の振れ止め制御用振れ角センサの０点補正方法によれば、クレーン全体が走行レールのレベル変化により傾いても、振れ角センサの０点変動は発生せず、正確な振れ角検出が可能となり、高精度な振れ止め制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振れ止め制御用振れ角センサの第１実施例を示す説明図である。
【図２】本発明の０点変動補正制御方法を示すブロック図である。
【図３】０点変動分を分離する段階での出力波形図である。
【図４】０点変動分を分離する段階での出力波形図である。
【図５】０点変動分を分離する段階での出力波形図である。
【図６】０点変動分を分離する段階での出力波形図である。
【符号の説明】
１吊り荷
２センサロープ巻取用モータ
３センサロープ
４可動側センサ
５クレーン
６固定側センサ
７フック
８ワイヤーロープ
９巻取ドラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a zero-point correction method for a steady-state control shake angle sensor. In particular, the present invention relates to a steady-state control shake angle sensor that is effective for eliminating zero-point fluctuation of the steady-state control sensor and improving the accuracy of steady-state control. It relates to a zero point correction method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the swing angle of a suspended load by a crane or the like is detected by, as shown in FIG. 1, lifting a wire rope 8 for a suspended load 1 with a hook 7 stretched around the wire rope 8 by rotating a winding drum 9. A fixed-side sensor 6 fixed to a girder or a club of a crane when a suspended load is suspended by a lowering; a movable-side sensor 4 movably mounted on a mounting bracket so as to be tilted together by the tilt of the suspended load; It comprises a sensor rope 3 having one end fastened to the sensor, and a sensor rope winding motor 2 which winds the other end of the sensor rope and always keeps the tension of the sensor rope constant. Therefore, in the conventional swing angle sensor configured as described above, when the suspended load 1 swings, the movable side that can tilt freely through the sensor rope 3 to which the sensor rope winding motor 2 is given a constant tension. The sensor 4 is tilted, and an output proportional to the tilt angle θ is obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When the suspended load 1 oscillates, the movable-side sensor 4 following the suspended load 1 also tilts, and an output proportional to the tilt angle θ is obtained. Holds only in.
However, the configuration inside the movable side sensor 4 has a small pendulum inside the sensor, and this pendulum is tilted. Since the amount is converted into an electric signal, the crane 5 is used in addition to the swing angle θ of the suspended load 1. Is input to the movable sensor 4, and the pendulum inside the sensor 4 also responds to the acceleration α. Therefore, the movable sensor 4 alone detects the swing angle θ of the suspended load 1 with high accuracy. It is impossible.
As a countermeasure against this, the conventional technology combines a fixed sensor 6. That is, since the acceleration α of the crane 5 is input to both the moving-side sensor 4 and the fixed-side sensor 6, if the difference between the sensor outputs is taken, the output component due to α becomes 0, and only θ is obtained as the output value. It has a configuration.
However, the basic principle of this method is that the mounting surface of the fixed-side sensor 6 does not change its inclination when the deflection angle sensor is used, but the crane moves on the traveling rail during operation. Due to the level change of the rail, the fixed-side sensor mounting surface is tilted by Δ, so that the output of the deflection angle sensor becomes θ-Δ instead of θ, and the sensor changes by zero point.
That is, the movable-side sensor output # 1 is
Θ1 = θ + f (α) (1)
The fixed-side sensor output Θ2 is
Θ2 = f (α) + Δ (2)
Θ0 = Θ1-Θ2 = θ + f (α)-｛f (α) + Δ｝ = θ-Δ (3)
here,
θ: swing angle of the suspended load f (α): sensor output variation due to crane acceleration Δ: fixed-side sensor tilt angle α: crane acceleration Θ0: swing angle sensor output.
Therefore, if the mounting surface of the reference-side deflection angle sensor is tilted during operation, the deflection angle sensor changes to zero point as it is, and there is a problem that the improvement in the accuracy of the deflection control is limited.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for correcting a zero point of a shake angle sensor for a steady rest control which eliminates the zero point fluctuation of the shake angle sensor and provides a sensor capable of detecting a shake angle with high accuracy.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the zero point correction method of the steady-state control deflection angle sensor of the present invention separates the sensor output due to the level change of the traveling rail included in the fixed-side sensor output using a filter, It is characterized in that the zero point of the deflection angle sensor is corrected.
[0005]
In the zero-point correction method of the steady-state control shake angle sensor according to the present invention having the above-described configuration, the output of the mounting surface inclination is separated from the detected value of the reference-side shake angle sensor by combining a filter, and the shake angle is determined by the value. Since the zero-point fluctuation of the sensor is corrected, the zero-point fluctuation of the deflection angle sensor can be eliminated, and the deflection angle can be detected with high accuracy.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for correcting a zero point of a shake angle sensor for steadying control according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0007]
In the figure, reference numeral 1 denotes a suspended load. The suspended load 1 winds a suspended load wire rope 8 on a hook 7 around a winding drum 9, suspends the suspended load 1, and fixes the suspended load 1 to a girder or a club of a crane. The movable sensor 4 is fixed to the mounting bracket, and the movable sensor 4 is movably attached to the mounting bracket so as to be tilted together by the tilt of the suspended load. The other end of the sensor rope 3 having one end fastened to the movable sensor is connected to the sensor rope. The winding is carried out by the winding motor 2 so that the tension of the sensor rope is always kept constant.
[0008]
Therefore, when the suspended load 1 swings, the movable-side sensor 4 that can be freely tilted via the sensor rope 3 provided with a constant tension to the sensor rope winding motor 2 tilts, and an output proportional to the tilt angle θ is generated. can get. However, the state described above is established only in a static state. Therefore, since the traveling acceleration α of the crane 5 is input to the movable sensor 4 in addition to the swing angle θ of the suspended load 1, the pendulum inside the sensor 4 also responds to the acceleration α, and the movable sensor 4 Then, it is impossible to detect the deflection angle θ of the suspended load 1 with high accuracy. Therefore, the fixed-side sensor 6 is combined, the acceleration α of the crane 5 is input to both the movable-side sensor 4 and the fixed-side sensor 6, and the difference between the sensor outputs of both sensors is calculated to obtain the output component due to the acceleration α of the crane 5. Is set to 0, and only θ is obtained as an output value.
[0009]
In the above equation (3), the zero-point fluctuation of the deflection angle sensor, Δ, has been a major obstacle in performing high-precision anti-shake control. As a countermeasure, the output of the fixed-side sensor output Θ2 is mixed with the zero-point fluctuation Δ and f (α), as is clear from the equation (2). , And Δ is added to the equation (3) so that Θ0 = θ.
[0010]
FIG. 2 shows a zero-point correction circuit of the deflection angle sensor according to the present invention. The acceleration α of the crane acting on the fixed-side sensor 6 is a combination of the command acceleration β from the travel control device and a noise component, that is, a vibration acceleration δ (t) generated by bending of each part of the crane, and is given by the following equation.
α = β + δ (t) (4)
here,
β: commanded acceleration δ (t): vibrational acceleration For this reason, the output waveform of the fixed-side sensor output Θ2 is as shown in FIG.
[0011]
Therefore, the output Θ3 through the noise filter is
(Equation 1)

And the smooth waveform shown in FIG.
[0012]
In FIG. 4, the following method is employed to separate the DC component, that is, Δ. That is, since the command acceleration β is known, the theoretical deflection angle is calculated by the theoretically obtained deflection angle model f (β), and the following theoretical formula is obtained through the filter.
[Equation 2]

here,
f (β): theoretical deflection angle obtained at the commanded acceleration Θ4: theoretical deflection angle via a filter
This results in FIG. 5 not including the Δ component. Therefore, the difference Θ5 between the output Θ3 through the noise filter and the theoretical swing angle Θ4 through the filter is:
[Equation 3]

Δ per DC component,
Θ5 ≒ Δ
The value shown in FIG. 6 is obtained, and the zero-point variation Δ is separated from the fixed-side sensor output Θ2.
[0014]
Therefore, the corrected output Θ6 is
Θ6 = Θ0 + Θ5 = θ−Δ + Δ = θ
As described above, the deflection angle θ from which the zero-point variation Δ has been removed is detected.
[0015]
【The invention's effect】
According to the method of correcting the zero point of the deflection angle sensor for steady rest control of the present invention, even when the entire crane is tilted due to the change in the level of the traveling rail, the zero point variation of the deflection angle sensor does not occur, and accurate deflection angle detection can be performed. This makes it possible to perform highly accurate anti-sway control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of a deflection angle sensor for steadying control according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a zero-point fluctuation correction control method according to the present invention.
FIG. 3 is an output waveform diagram at a stage of separating a zero-point variation.
FIG. 4 is an output waveform diagram at a stage of separating a zero-point variation.
FIG. 5 is an output waveform diagram at a stage of separating a zero-point variation.
FIG. 6 is an output waveform diagram at the stage of separating a zero-point variation.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 suspended load 2 sensor rope winding motor 3 sensor rope 4 movable side sensor 5 crane 6 fixed side sensor 7 hook 8 wire rope 9 winding drum

Claims

In the steady-state control swing angle sensor that detects the swing angle of the suspended load by combining the sensors provided on the fixed side and the movable side, a sensor based on the level change of the traveling rail included in the sensor output of the fixed side A method for correcting a zero point of a shake angle sensor for shake prevention control , comprising separating an output using a filter and correcting the zero point of the shake angle sensor.