JPH07257876A - クレーンの振れ止め制御方法 - Google Patents
クレーンの振れ止め制御方法Info
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- JPH07257876A JPH07257876A JP6050099A JP5009994A JPH07257876A JP H07257876 A JPH07257876 A JP H07257876A JP 6050099 A JP6050099 A JP 6050099A JP 5009994 A JP5009994 A JP 5009994A JP H07257876 A JPH07257876 A JP H07257876A
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- crane
- steady rest
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロープ長の変化を考慮し、クレーンの高速自
動運転においても高精度の振れ止めを可能にする。 【構成】 ロープ４の長さの変化に伴い変わる減衰の係
数の代表値と固有振動数の代表値を用いて吊り荷３の運
動方程式の近似式（８）より吊り荷の振れ周期を求め、
その振れ周期の半周期の時点で加速度を補正することに
より、残留振れが解消するような速度パターンを生成
し、その速度パターンに従ってクレーンを運転する。
動運転においても高精度の振れ止めを可能にする。 【構成】 ロープ４の長さの変化に伴い変わる減衰の係
数の代表値と固有振動数の代表値を用いて吊り荷３の運
動方程式の近似式（８）より吊り荷の振れ周期を求め、
その振れ周期の半周期の時点で加速度を補正することに
より、残留振れが解消するような速度パターンを生成
し、その速度パターンに従ってクレーンを運転する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーンの荷役運搬の
停止時または位置決め時における吊り荷の振れ止めを制
御する方法に関し、特に高速運転においてロープ長の変
化を伴う場合の振れ止め制御方法に関する。
停止時または位置決め時における吊り荷の振れ止めを制
御する方法に関し、特に高速運転においてロープ長の変
化を伴う場合の振れ止め制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にクレーンオペレーションにおいて
は、荷を吊り上げ、横走行し、荷を降ろすまでのいわゆ
るサイクルタイムを縮め、極力荷役効率を上げることが
望まれる。その際、横走行終了時に荷の残留振れが生じ
ると、安全上、吊り荷を降ろすことができないので、こ
の荷振れが許容範囲内に収まるまで待たねばならない。
これは、サイクルタイムを増加させ、荷役効率の減少を
生じさせる。特に、有人クレーンにおいては、運転者の
勘と経験に基づく振れ止め制御が行われており、熟練す
るまでにかなりの年月を要していた。
は、荷を吊り上げ、横走行し、荷を降ろすまでのいわゆ
るサイクルタイムを縮め、極力荷役効率を上げることが
望まれる。その際、横走行終了時に荷の残留振れが生じ
ると、安全上、吊り荷を降ろすことができないので、こ
の荷振れが許容範囲内に収まるまで待たねばならない。
これは、サイクルタイムを増加させ、荷役効率の減少を
生じさせる。特に、有人クレーンにおいては、運転者の
勘と経験に基づく振れ止め制御が行われており、熟練す
るまでにかなりの年月を要していた。
【０００３】これに対して、無人クレーンにおける振れ
止め制御機構には、機械的制御機構と電気的制御機構の
２種類がある。前者の機械的制御機構では、クレーンフ
ック等の可動部を機械構造的に固定するなどの方式とな
っており、一定の振れ止め性能が得られる。しかし、例
えば既存設備の改造を前提とした場合、後者の電気的制
御機構の方がコスト面で有利な場合が多い。また、機械
的制御機構では走行前に吊り荷を最高位置まで巻き上げ
る必要があり、サイクルタイム上不利である。更に荷重
条件的にも厳しい設計を求められることが多い。かかる
点から、電気的振れ止め制御機構を備えたクレーンの必
要性が高くなっている。
止め制御機構には、機械的制御機構と電気的制御機構の
２種類がある。前者の機械的制御機構では、クレーンフ
ック等の可動部を機械構造的に固定するなどの方式とな
っており、一定の振れ止め性能が得られる。しかし、例
えば既存設備の改造を前提とした場合、後者の電気的制
御機構の方がコスト面で有利な場合が多い。また、機械
的制御機構では走行前に吊り荷を最高位置まで巻き上げ
る必要があり、サイクルタイム上不利である。更に荷重
条件的にも厳しい設計を求められることが多い。かかる
点から、電気的振れ止め制御機構を備えたクレーンの必
要性が高くなっている。
【０００４】従来の電気的振れ止め制御方法では、吊り
荷の振れ周期に関連した加減速時間を設定し、物理法則
上振れが残らない速度パターン制御を採用している場合
が多い。一般的には単振動モデルに基づいているが、特
公昭６１−３１０３２号公報では、ロープ長が変化しな
いものとしてロープ長一定の場合についてロープの粘性
減衰を考慮にいれた減衰振動モデルに対して、加速度を
加減速途中で変更することにより振れ止めを行う速度パ
ターンを提案している。
荷の振れ周期に関連した加減速時間を設定し、物理法則
上振れが残らない速度パターン制御を採用している場合
が多い。一般的には単振動モデルに基づいているが、特
公昭６１−３１０３２号公報では、ロープ長が変化しな
いものとしてロープ長一定の場合についてロープの粘性
減衰を考慮にいれた減衰振動モデルに対して、加速度を
加減速途中で変更することにより振れ止めを行う速度パ
ターンを提案している。
【０００５】また、サイクルタイムがより厳しいクレー
ンでは、巻き上げ・巻き下げと走行を同時に行うケース
もある。その際、連続的に変化するロープ長に対応した
振れ周期を考慮しながら、速度パターンを生成すること
を試みると、ロープ長一定の場合に比べて格段に複雑に
なる。これは、ロープ長の変化を考慮にいれた吊り荷の
運動方程式の解が、初等関数では表わせなくなることに
起因している。厳密にこの運動方程式に基づいた振れ止
め制御方法が既に考案されているが、演算回数が非常に
多く、制御装置に大きな制約をかけることになり実用的
ではなかった。
ンでは、巻き上げ・巻き下げと走行を同時に行うケース
もある。その際、連続的に変化するロープ長に対応した
振れ周期を考慮しながら、速度パターンを生成すること
を試みると、ロープ長一定の場合に比べて格段に複雑に
なる。これは、ロープ長の変化を考慮にいれた吊り荷の
運動方程式の解が、初等関数では表わせなくなることに
起因している。厳密にこの運動方程式に基づいた振れ止
め制御方法が既に考案されているが、演算回数が非常に
多く、制御装置に大きな制約をかけることになり実用的
ではなかった。
【０００６】これに対して、特開平５−２７０７８６号
公報ではロープ長一定の場合の単振動モデルに基づく簡
便な振れ止め制御方法を、巻き上げ・巻き下げと走行の
同時運転にも適用できるよう、吊り荷の巻き上げ・巻き
下げに関するロープ長の平均値を、経時的に変化するロ
ープ長の代表値とみなして吊り荷の振れ周期を求め、前
記の速度パターン制御で振れ止めする方法を提案してい
る。
公報ではロープ長一定の場合の単振動モデルに基づく簡
便な振れ止め制御方法を、巻き上げ・巻き下げと走行の
同時運転にも適用できるよう、吊り荷の巻き上げ・巻き
下げに関するロープ長の平均値を、経時的に変化するロ
ープ長の代表値とみなして吊り荷の振れ周期を求め、前
記の速度パターン制御で振れ止めする方法を提案してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻き上
げ・巻き下げと走行を同時に行うクレーンの吊り荷の運
動は、見掛上の振れの周期が刻々と変わるだけでなく、
見掛上の減衰係数も変化するため、前述の従来方法では
必ずしも十分な振れ止めが行えないケースが多い。特に
コンテナ等の荷役のように高速度で巻き上げ・巻き下げ
と走行（または横行）を同時に行う場合には、従来方法
では振れ止めの精度が大幅に低下する。
げ・巻き下げと走行を同時に行うクレーンの吊り荷の運
動は、見掛上の振れの周期が刻々と変わるだけでなく、
見掛上の減衰係数も変化するため、前述の従来方法では
必ずしも十分な振れ止めが行えないケースが多い。特に
コンテナ等の荷役のように高速度で巻き上げ・巻き下げ
と走行（または横行）を同時に行う場合には、従来方法
では振れ止めの精度が大幅に低下する。
【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、高速度で巻き上げ・巻き下げと走行（または
横行）を同時に行う場合であっても、簡易な演算方式で
吊り荷の振れ止めを高精度に制御することができるクレ
ーンの振れ止め制御方法を提供することを目的とする。
のであり、高速度で巻き上げ・巻き下げと走行（または
横行）を同時に行う場合であっても、簡易な演算方式で
吊り荷の振れ止めを高精度に制御することができるクレ
ーンの振れ止め制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のクレーンの振れ止め制御方法は、吊り荷の
振れ角に関する運動方程式からクレーンまたはトロリの
加減速時の速度パターンを求め、その速度パターンに基
づいて吊り荷の振れ止めを制御する方法において、前記
運動方程式において、ロープ長の変化に伴って変わる減
衰の係数の代表値と固有振動数の代表値を用いて吊り荷
の振れ周期を求め、求めた振れ周期の途中の時点でクレ
ーンまたはトロリの加速度を補正することにより、残留
振れを低減する速度パターンを生成し、この速度パター
ンに基づいて吊り荷の振れ止めを制御することを特徴と
する。
に、本発明のクレーンの振れ止め制御方法は、吊り荷の
振れ角に関する運動方程式からクレーンまたはトロリの
加減速時の速度パターンを求め、その速度パターンに基
づいて吊り荷の振れ止めを制御する方法において、前記
運動方程式において、ロープ長の変化に伴って変わる減
衰の係数の代表値と固有振動数の代表値を用いて吊り荷
の振れ周期を求め、求めた振れ周期の途中の時点でクレ
ーンまたはトロリの加速度を補正することにより、残留
振れを低減する速度パターンを生成し、この速度パター
ンに基づいて吊り荷の振れ止めを制御することを特徴と
する。
【００１０】また、加速度の補正時期と補正値に関し
て、クレーンまたはトロリの加速度の補正を吊り荷の振
れ周期の半周期の時点で行うとともに、加速度を、加速
期間においては前記振れ周期の前半より後半を一定値だ
け大きく設定し、減速期間においては前記振れ周期の前
半より後半を一定値だけ小さく設定することを特徴とす
る。
て、クレーンまたはトロリの加速度の補正を吊り荷の振
れ周期の半周期の時点で行うとともに、加速度を、加速
期間においては前記振れ周期の前半より後半を一定値だ
け大きく設定し、減速期間においては前記振れ周期の前
半より後半を一定値だけ小さく設定することを特徴とす
る。
【００１１】減衰の係数の代表値と固有振動数の代表値
は、それぞれ、加速期間または減速期間における複数時
刻の減衰の係数の平均値と振れ周期の平均値を用いるこ
とを特徴とする。
は、それぞれ、加速期間または減速期間における複数時
刻の減衰の係数の平均値と振れ周期の平均値を用いるこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明においては、ロープ長が経時的に変化す
るときの吊り荷の運動方程式を、減衰の係数の代表値と
固有振動数の代表値を用いた近似式に置き換えることに
より、この近似式の演算が簡単になる。そして、この近
似式を解くことで吊り荷の振れ周期を求め、更にその振
れ周期の途中で加速度を補正し、残留振れを低減するよ
うに速度パターンを生成するものであるから、高速度で
巻き上げ・巻き下げと走行もしくは横行を同時に行うク
レーンの自動運転においても高精度の振れ止めを達成す
ることができる。更に、ある速度パターンを用いて荷役
運搬中の残留振れを上記近似式より容易に予測できるの
で、残留振れを解消すべき加速度補正値を加減速の途中
でタイミング良く設定することができる。
るときの吊り荷の運動方程式を、減衰の係数の代表値と
固有振動数の代表値を用いた近似式に置き換えることに
より、この近似式の演算が簡単になる。そして、この近
似式を解くことで吊り荷の振れ周期を求め、更にその振
れ周期の途中で加速度を補正し、残留振れを低減するよ
うに速度パターンを生成するものであるから、高速度で
巻き上げ・巻き下げと走行もしくは横行を同時に行うク
レーンの自動運転においても高精度の振れ止めを達成す
ることができる。更に、ある速度パターンを用いて荷役
運搬中の残留振れを上記近似式より容易に予測できるの
で、残留振れを解消すべき加速度補正値を加減速の途中
でタイミング良く設定することができる。
【００１３】加速度の補正時期を振れ周期の半周期の時
点とすることにより、急変な加速または減速を伴うこと
なくクレーンの振れ止めを制御することができる。ま
た、減衰の係数の代表値と固有振動数の代表値として、
サンプリングにより複数時刻の減衰の係数の平均値と振
れ周期の平均値を用いることにより、より精度の高い振
れ止めを達成できる。
点とすることにより、急変な加速または減速を伴うこと
なくクレーンの振れ止めを制御することができる。ま
た、減衰の係数の代表値と固有振動数の代表値として、
サンプリングにより複数時刻の減衰の係数の平均値と振
れ周期の平均値を用いることにより、より精度の高い振
れ止めを達成できる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明のクレーンの振れ止め制御方法に使
用する自動制御装置のブロック図である。
する。図１は本発明のクレーンの振れ止め制御方法に使
用する自動制御装置のブロック図である。
【００１５】図において、１はクレーンのトロリであ
り、レール２の上をロープ４の下端に取り付けられた吊
り荷３を巻き上げ・巻き下げしながら、ｘ方向に走行す
るようになっている。そして、このトロリ１の走行を制
御するのが、トロリ位置検出装置１１と、ロープ長検出
装置１２と、残留振れ予測装置１３と、加速度補正値演
算装置１４と、速度パターン発生装置１５と、走行モー
タ制御装置１６と、走行速度制御モータ１７と、巻き上
げ・巻き下げ速度制御装置１８と、巻き上げ・巻き下げ
速度制御モータ１９である。このうち、符号１１から１
５までの各構成要素がクレーンの振れ止め制御装置を構
成する。
り、レール２の上をロープ４の下端に取り付けられた吊
り荷３を巻き上げ・巻き下げしながら、ｘ方向に走行す
るようになっている。そして、このトロリ１の走行を制
御するのが、トロリ位置検出装置１１と、ロープ長検出
装置１２と、残留振れ予測装置１３と、加速度補正値演
算装置１４と、速度パターン発生装置１５と、走行モー
タ制御装置１６と、走行速度制御モータ１７と、巻き上
げ・巻き下げ速度制御装置１８と、巻き上げ・巻き下げ
速度制御モータ１９である。このうち、符号１１から１
５までの各構成要素がクレーンの振れ止め制御装置を構
成する。
【００１６】トロリ位置検出装置１１は、レール２上を
走行するトロリ１の基準点からの走行位置を検出するた
めの装置であり、トロリ１の車輪の回転量等からトロリ
１の走行位置を検出するようになっている。検出された
トロリ位置の信号は速度パターン発生装置１５にフィー
ドバックされる。
走行するトロリ１の基準点からの走行位置を検出するた
めの装置であり、トロリ１の車輪の回転量等からトロリ
１の走行位置を検出するようになっている。検出された
トロリ位置の信号は速度パターン発生装置１５にフィー
ドバックされる。
【００１７】ロープ長検出装置１２は、トロリ走行時の
ロープ４の長さを検出するための装置であり、ロープ４
の巻き上げ・巻き下げモータ１９の回転数等からロープ
４の長さを検出するようになっている。検出されたロー
プ長の信号は残留振れ予測装置１３に入力され、残留振
れ予測装置１３においてロープ長の変化に伴う吊り荷３
の残留振れを予測するために用いられる。
ロープ４の長さを検出するための装置であり、ロープ４
の巻き上げ・巻き下げモータ１９の回転数等からロープ
４の長さを検出するようになっている。検出されたロー
プ長の信号は残留振れ予測装置１３に入力され、残留振
れ予測装置１３においてロープ長の変化に伴う吊り荷３
の残留振れを予測するために用いられる。
【００１８】残留振れ予測装置１３は、ロープ４の巻き
上げ・巻き下げを行いつつ、ある速度パターンに従って
走行した際の加減速終了後の残留振れを、初期ロープ長
と巻き上げ・巻き下げ速度とから計算されるクレーンの
運動方程式の近似式（後述の（８）式）を用いて予測す
る装置である。この装置１３により計算された振れ周期
は加速度補正値演算装置１４に送られ、速度パターンの
変更のための加速度補正値を計算するために用いられ
る。
上げ・巻き下げを行いつつ、ある速度パターンに従って
走行した際の加減速終了後の残留振れを、初期ロープ長
と巻き上げ・巻き下げ速度とから計算されるクレーンの
運動方程式の近似式（後述の（８）式）を用いて予測す
る装置である。この装置１３により計算された振れ周期
は加速度補正値演算装置１４に送られ、速度パターンの
変更のための加速度補正値を計算するために用いられ
る。
【００１９】加速度補正値演算装置１４は、残留振れ予
測装置１３において予測された残留振れを解消するため
の加速度補正値を計算する装置である。
測装置１３において予測された残留振れを解消するため
の加速度補正値を計算する装置である。
【００２０】速度パターン発生装置１５は、加速度補正
値演算装置１４とあらかじめ与えられた加速度パターン
とから計算される修正加速度パターンに従ってトロリ１
に与える速度パターンを発生する装置である。
値演算装置１４とあらかじめ与えられた加速度パターン
とから計算される修正加速度パターンに従ってトロリ１
に与える速度パターンを発生する装置である。
【００２１】走行モータ制御装置１６は、外部から走行
速度制御モータ１７に与えられた運転速度指令を実現す
るためのマイナー制御ループにより構成されている。
速度制御モータ１７に与えられた運転速度指令を実現す
るためのマイナー制御ループにより構成されている。
【００２２】このように構成された振れ止め制御装置に
よって、本発明の以下の実施例に係る振れ止め制御方法
が実現されている。なお、各実施例では、図２に示すよ
うに、吊り荷３の質量をｍ，吊り荷３の振れ角をθ，ト
ロリ１の位置をｘとし、トロリ１がレール２上を加速度
ｄ2 ｘ／ｄｔ2 （以下、αと表記）で走行し、ロープ４
の長さＬが経時的に変化する場合を想定する。そして、
吊り荷３の振れが大きくないと仮定して、下記の（１）
式で表わされるトロリ１から見た振れ角θの運動方程式
を用いて説明する。
よって、本発明の以下の実施例に係る振れ止め制御方法
が実現されている。なお、各実施例では、図２に示すよ
うに、吊り荷３の質量をｍ，吊り荷３の振れ角をθ，ト
ロリ１の位置をｘとし、トロリ１がレール２上を加速度
ｄ2 ｘ／ｄｔ2 （以下、αと表記）で走行し、ロープ４
の長さＬが経時的に変化する場合を想定する。そして、
吊り荷３の振れが大きくないと仮定して、下記の（１）
式で表わされるトロリ１から見た振れ角θの運動方程式
を用いて説明する。
【００２３】 Ｌ（ｄ2 θ／ｄｔ2 ）＋２（ｄＬ／ｄｔ）（ｄθ／ｄｔ）＋ｇθ＝−α…(1) （ｇは重力加速度である。）
【００２４】ここで、ロープ長Ｌが Ｌ＝ａ＋ｂｔ ………(2) （ａ：初期ロープ長、ｂ：巻き上げ・巻き下げ速度）の
ように変化するものとする。
ように変化するものとする。
【００２５】このとき、（１）式の解はベッセル（Ｂｅ
ｓｓｅｌ）関数を用いて表わされ、その解析的性質は複
雑なものとなる。（１）式の解の複雑さは 減衰の係数 ζorg ＝（ｄＬ／ｄｔ）／Ｌ ………(3) 固有振動数 ｎorg 2 ＝ｇ／Ｌ ………(4) が、ロープ長の変化に伴い変わっていくことに起因して
いる。
ｓｓｅｌ）関数を用いて表わされ、その解析的性質は複
雑なものとなる。（１）式の解の複雑さは 減衰の係数 ζorg ＝（ｄＬ／ｄｔ）／Ｌ ………(3) 固有振動数 ｎorg 2 ＝ｇ／Ｌ ………(4) が、ロープ長の変化に伴い変わっていくことに起因して
いる。
【００２６】この点を回避するために両者の代表値とし
て 減衰の係数の代表値 ζ＝｛ｂ／ａ＋ｂ／（ａ＋ｂＴ）｝／２ ………(5) 固有振動数の代表値 ｎ2 ＝２ｇ／（２ａ＋ｂＴ） ………(6) ロープ長の代表値 Ｌave ＝（２ａ＋ｂＴ）／２ ………(7) （但し、Ｔは仮に設定した振れ周期である。）とする。
て 減衰の係数の代表値 ζ＝｛ｂ／ａ＋ｂ／（ａ＋ｂＴ）｝／２ ………(5) 固有振動数の代表値 ｎ2 ＝２ｇ／（２ａ＋ｂＴ） ………(6) ロープ長の代表値 Ｌave ＝（２ａ＋ｂＴ）／２ ………(7) （但し、Ｔは仮に設定した振れ周期である。）とする。
【００２７】本実施例で（５）式〜（７）式はそれぞ
れ、加減速操作開始時、及び仮に設定した振れ周期Ｔ秒
経過後の値の平均値である。そうすると、（１）式の近
似式として、 ｄ2 θ／ｄｔ2 ＋２ζ（ｄθ／ｄｔ）＋ｎ2 θ＝−α／Ｌave ………(8) という減衰振動の式を得る。
れ、加減速操作開始時、及び仮に設定した振れ周期Ｔ秒
経過後の値の平均値である。そうすると、（１）式の近
似式として、 ｄ2 θ／ｄｔ2 ＋２ζ（ｄθ／ｄｔ）＋ｎ2 θ＝−α／Ｌave ………(8) という減衰振動の式を得る。
【００２８】ところで、ロープ長一定の場合の吊り荷の
運動方程式が、単振動モデルに対して ｄ2 θ／ｄｔ2 ＋ω2 （ｄθ／ｄｔ）＝−α／Ｌ ………(9) で表わされると仮定したとき、加速終了後、残留振れを
０にする速度パターンは多種提案されている。一例とし
て、図３に示す速度パターンを採用する。そのとき、加
速開始前から巻き上げが開始され、加速終了後も巻き上
げているとする。
運動方程式が、単振動モデルに対して ｄ2 θ／ｄｔ2 ＋ω2 （ｄθ／ｄｔ）＝−α／Ｌ ………(9) で表わされると仮定したとき、加速終了後、残留振れを
０にする速度パターンは多種提案されている。一例とし
て、図３に示す速度パターンを採用する。そのとき、加
速開始前から巻き上げが開始され、加速終了後も巻き上
げているとする。
【００２９】ここで、（８）式の系で１周期の加速を行
ったときの振れ角θを計算する。初期振れが無いとし
て、（８）式を解くと、 θ＝α｛ｅｘｐ（−ζｔ）cos （ωｔ）＋ζｅｘｐ（−ζｔ）sin （ωｔ）／ ω−１｝／ｇ ………(10) これより、 ｄθ／ｄｔ＝−αｅｘｐ（−ζｔ）｛（ζ2 ＋ω2 ）sin （ωｔ）／ω｝／ｇ ………(11) を得る。但し、 ω2 ＝ｎ2 −ζ2 ………(12) である。
ったときの振れ角θを計算する。初期振れが無いとし
て、（８）式を解くと、 θ＝α｛ｅｘｐ（−ζｔ）cos （ωｔ）＋ζｅｘｐ（−ζｔ）sin （ωｔ）／ ω−１｝／ｇ ………(10) これより、 ｄθ／ｄｔ＝−αｅｘｐ（−ζｔ）｛（ζ2 ＋ω2 ）sin （ωｔ）／ω｝／ｇ ………(11) を得る。但し、 ω2 ＝ｎ2 −ζ2 ………(12) である。
【００３０】（１０）式、（１１）式の周期は２π／ω
であるから Ｔ＝２π／ω ………(13) この（１３）式を解いて、振れ周期Ｔを決定し、ｔ＝Ｔ
を（１０）式に代入すると、 θT ＝α｛ｅｘｐ（−ζＴ）−１｝／ｇ ………(14) となり、振れ角θは０にならない。
であるから Ｔ＝２π／ω ………(13) この（１３）式を解いて、振れ周期Ｔを決定し、ｔ＝Ｔ
を（１０）式に代入すると、 θT ＝α｛ｅｘｐ（−ζＴ）−１｝／ｇ ………(14) となり、振れ角θは０にならない。
【００３１】位相面にθ，ｄθ／ｄｔをプロットしたも
のが図４である。振れ止めが達成されれば、制御終了時
に位相面軌跡は原点にあることになる。減衰の係数０の
単振動モデルでは原点に戻るはずの軌跡が、（１０）
式、（１１）式の系では原点からはずれているのがわか
る。
のが図４である。振れ止めが達成されれば、制御終了時
に位相面軌跡は原点にあることになる。減衰の係数０の
単振動モデルでは原点に戻るはずの軌跡が、（１０）
式、（１１）式の系では原点からはずれているのがわか
る。
【００３２】そこで、ｔ＝Ｔ／２の時点で加速度を補正
し、軌跡（図４の点線）が原点を通るように以下のよう
な設定を行う。ｔ＝Ｔ／２の時の振れ角は θT/2 ＝−α｛１＋ｅｘｐ（−ζＴ／２）｝／ｇ ………(15) であるから、その後の加速度をβとすると β＝α｛１＋ｅｘｐ（−ζＴ／２）｝／２ ………(16) と取れば良い。巻き下げ減速時の計算法も同様である。
このように加速期間の後半では前半に比べて加速度を一
定値だけ上げ、減速期間の後半では前半より一定値だけ
加速度を低く設定する。
し、軌跡（図４の点線）が原点を通るように以下のよう
な設定を行う。ｔ＝Ｔ／２の時の振れ角は θT/2 ＝−α｛１＋ｅｘｐ（−ζＴ／２）｝／ｇ ………(15) であるから、その後の加速度をβとすると β＝α｛１＋ｅｘｐ（−ζＴ／２）｝／２ ………(16) と取れば良い。巻き下げ減速時の計算法も同様である。
このように加速期間の後半では前半に比べて加速度を一
定値だけ上げ、減速期間の後半では前半より一定値だけ
加速度を低く設定する。
【００３３】従って、振れ周期の半周期の時点で加速度
βにより補正したときの速度パターンを表わすと図５の
ようになる。速度パターン発生装置１５はこのように２
段階に加速または減速された速度パターンを発生し、こ
の速度パターンに従ってモータ１７の速度を制御するこ
とにより、加減速終了時の残留振れを低減させることが
できる。本方式は振れ角の挙動（１）式で摩擦による振
れの減衰を考慮にいれる必要があるケースに対しても容
易に拡張が可能である。ここで、特に巻き上げと走行
（横行）を同時に行う場合は、加速前半に比べて後半の
加速度を一定値だけ減少させる必要を生じることがあ
る。
βにより補正したときの速度パターンを表わすと図５の
ようになる。速度パターン発生装置１５はこのように２
段階に加速または減速された速度パターンを発生し、こ
の速度パターンに従ってモータ１７の速度を制御するこ
とにより、加減速終了時の残留振れを低減させることが
できる。本方式は振れ角の挙動（１）式で摩擦による振
れの減衰を考慮にいれる必要があるケースに対しても容
易に拡張が可能である。ここで、特に巻き上げと走行
（横行）を同時に行う場合は、加速前半に比べて後半の
加速度を一定値だけ減少させる必要を生じることがあ
る。
【００３４】以下に、本発明の効果を数値シミュレーシ
ョンによって示す。各パラメータを以下のように設定
し、（１）式をルンゲ・クッタ（Ｒｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔ
ａ）法により解いた。 Ｖmax ＝１００ｍ／min （クレーン定格速度） ａ ＝９ｍ （初期ロープ長） ｂ ＝−４０ｍ／min （巻き上げ速度）
ョンによって示す。各パラメータを以下のように設定
し、（１）式をルンゲ・クッタ（Ｒｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔ
ａ）法により解いた。 Ｖmax ＝１００ｍ／min （クレーン定格速度） ａ ＝９ｍ （初期ロープ長） ｂ ＝−４０ｍ／min （巻き上げ速度）
【００３５】このとき、振れ周期の代表値のみを用いた
場合の従来法では、 Ｔ＝５．３９３ α＝０．３０７８ （０≦ｔ≦Ｔ） となり、振れ周期の代表値と減衰の係数の代表値を併用
した本発明による方法では、 Ｔ＝５．４１０ α＝０．２８５３ （０≦ｔ＜Ｔ／２） β＝０．３２８４ （Ｔ／２≦ｔ≦Ｔ） である。
場合の従来法では、 Ｔ＝５．３９３ α＝０．３０７８ （０≦ｔ≦Ｔ） となり、振れ周期の代表値と減衰の係数の代表値を併用
した本発明による方法では、 Ｔ＝５．４１０ α＝０．２８５３ （０≦ｔ＜Ｔ／２） β＝０．３２８４ （Ｔ／２≦ｔ≦Ｔ） である。
【００３６】その結果、加速終了後の残留振れは、従来
法が０．８７１７deg となるのに対し、本発明では０．
２１５９deg と大幅な振れ止め性能の向上を発揮してい
ることがわかる。すなわち、通常の巻き上げ速度は８ｍ
／min 程度（天井走行クレーンの場合）であるが、本発
明はこのような高速巻き上げに対しても振れ止め精度が
高いものである。また、残留振れが従来法に比べて１／
４に低減されるので、クレーンの自動運転の能率を向上
させることができる。
法が０．８７１７deg となるのに対し、本発明では０．
２１５９deg と大幅な振れ止め性能の向上を発揮してい
ることがわかる。すなわち、通常の巻き上げ速度は８ｍ
／min 程度（天井走行クレーンの場合）であるが、本発
明はこのような高速巻き上げに対しても振れ止め精度が
高いものである。また、残留振れが従来法に比べて１／
４に低減されるので、クレーンの自動運転の能率を向上
させることができる。
【００３７】また、本実施例にフィードバック制御を併
用することにより振れ止め性能を更に向上させたり、減
衰の係数の代表値に、ウインチとロープ間の摩擦力や空
気抵抗などによる自然減衰の値を組み込むことにより振
動モデルの適合性を上げ、容易に振れ止めの高精度化を
図ることができる。
用することにより振れ止め性能を更に向上させたり、減
衰の係数の代表値に、ウインチとロープ間の摩擦力や空
気抵抗などによる自然減衰の値を組み込むことにより振
動モデルの適合性を上げ、容易に振れ止めの高精度化を
図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ロープ
長が経時的に変化する場合において、減衰の係数の代表
値と固有振動数の代表値を用いて吊り荷の運動方程式の
近似式より簡単に速度パターンを求めることができ、し
かも加減速の途中で残留振れを解消すべく加速度を補正
した速度パターンに従って振れ止めを制御するので、高
速度で荷役と運搬を同時に行うクレーンの自動運転にお
いて、高精度の振れ止めを達成することができる。
長が経時的に変化する場合において、減衰の係数の代表
値と固有振動数の代表値を用いて吊り荷の運動方程式の
近似式より簡単に速度パターンを求めることができ、し
かも加減速の途中で残留振れを解消すべく加速度を補正
した速度パターンに従って振れ止めを制御するので、高
速度で荷役と運搬を同時に行うクレーンの自動運転にお
いて、高精度の振れ止めを達成することができる。
【図１】本発明のクレーンの振れ止め制御方法に使用す
る自動制御装置のブロック図である。
る自動制御装置のブロック図である。
【図２】吊り荷の運動の説明図である。
【図３】ロープの巻き上げパターンとクレーンの加速パ
ターンの一例を示すグラフである。
ターンの一例を示すグラフである。
【図４】振れ角θとその角速度との位相図である。
【図５】実施例に係る速度パターンのグラフである。
１ トロリ ３ 吊り荷 ４ ロープ １１ トロリ位置検出装置 １２ ロープ長検出装置 １３ 残留振れ予測装置 １４ 加速度補正値演算装置 １５ 速度パターン発生装置
Claims (3)
- 【請求項１】 吊り荷の振れ角に関する運動方程式から
クレーンまたはトロリの加減速時の速度パターンを求
め、その速度パターンに基づいて吊り荷の振れ止めを制
御する方法において、 前記運動方程式において、ロープ長の変化に伴って変わ
る減衰の係数の代表値と固有振動数の代表値を用いて吊
り荷の振れ周期を求め、 求めた振れ周期の途中の時点でクレーンまたはトロリの
加速度を補正することにより、残留振れを低減する速度
パターンを生成し、 この速度パターンに基づいて吊り荷の振れ止めを制御す
ることを特徴とするクレーンの振れ止め制御方法。 - 【請求項２】 クレーンまたはトロリの加速度の補正を
吊り荷の振れ周期の半周期の時点で行うとともに、加速
度を、加速期間においては前記振れ周期の前半より後半
を一定値だけ大きく設定し、減速期間においては前記振
れ周期の前半より後半を一定値だけ小さく設定すること
を特徴とする請求項１記載のクレーンの振れ止め制御方
法。 - 【請求項３】 減衰の係数の代表値と固有振動数の代表
値は、それぞれ、加速期間または減速期間における複数
時刻の減衰の係数の平均値と振れ周期の平均値を用いる
ことを特徴とする請求項１記載のクレーンの振れ止め制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050099A JPH07257876A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | クレーンの振れ止め制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050099A JPH07257876A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | クレーンの振れ止め制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07257876A true JPH07257876A (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12849635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6050099A Pending JPH07257876A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | クレーンの振れ止め制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07257876A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008202719A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Toyohashi Univ Of Technology | 時変形システムに対する振動抑制制御入力決定方法、搬送システム、および時変形システムに対する振動抑制制御入力演算プログラム |
| US8955701B2 (en) | 2011-03-17 | 2015-02-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of swing stopping control and system of swing stopping control of suspended load of crane |
| KR20220165567A (ko) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 세메스 주식회사 | 반송 유닛, 물품 반송 시스템 및 반송 유닛의 제어 방법 |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP6050099A patent/JPH07257876A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008202719A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Toyohashi Univ Of Technology | 時変形システムに対する振動抑制制御入力決定方法、搬送システム、および時変形システムに対する振動抑制制御入力演算プログラム |
| US8955701B2 (en) | 2011-03-17 | 2015-02-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of swing stopping control and system of swing stopping control of suspended load of crane |
| KR20220165567A (ko) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 세메스 주식회사 | 반송 유닛, 물품 반송 시스템 및 반송 유닛의 제어 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031126 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040224 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040227 |
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| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |