JPH10297870A - クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置 - Google Patents
クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置Info
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- JPH10297870A JPH10297870A JP10865197A JP10865197A JPH10297870A JP H10297870 A JPH10297870 A JP H10297870A JP 10865197 A JP10865197 A JP 10865197A JP 10865197 A JP10865197 A JP 10865197A JP H10297870 A JPH10297870 A JP H10297870A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 目標位置に精度よく位置決めすることができ
るクレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 制御系のランプ入力に対する定常時での
時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、前記遅れ時間に基
づいてクレーン２１の減速開始時間を決定すると共に、
前記遅れ時間先の時刻での目標位置までの距離を演算し
て推定し、この推定した目標位置までの距離に基づいて
速度指令を演算する。また減速領域１、減速領域２の何
れにおいても、目標位置までの距離に基づいて速度が定
速走行速度の１／２になる時間を演算し、この時間に基
づいて速度指令を演算する。また減速領域１から減速領
域２への運転モードの切り換えを、加速度の大きさに基
づいて行う。更にはクレーンの位置が目標位置を越えた
ときにはＰ制御に切り換える。
るクレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 制御系のランプ入力に対する定常時での
時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、前記遅れ時間に基
づいてクレーン２１の減速開始時間を決定すると共に、
前記遅れ時間先の時刻での目標位置までの距離を演算し
て推定し、この推定した目標位置までの距離に基づいて
速度指令を演算する。また減速領域１、減速領域２の何
れにおいても、目標位置までの距離に基づいて速度が定
速走行速度の１／２になる時間を演算し、この時間に基
づいて速度指令を演算する。また減速領域１から減速領
域２への運転モードの切り換えを、加速度の大きさに基
づいて行う。更にはクレーンの位置が目標位置を越えた
ときにはＰ制御に切り換える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクレーンの振れ防止
・位置決め制御方法及び装置に関し、詳しくは走行又は
横行して吊り荷を目標位置まで搬送するホイストクレー
ン等のクレーンの運転自動化に適するように、搬送中の
荷振れを抑え、また目標位置に正確に停止させることの
できるクレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置
に関する。
・位置決め制御方法及び装置に関し、詳しくは走行又は
横行して吊り荷を目標位置まで搬送するホイストクレー
ン等のクレーンの運転自動化に適するように、搬送中の
荷振れを抑え、また目標位置に正確に停止させることの
できるクレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】走行又は横行して吊り荷を目標位置まで
搬送するホイストクレーン等のクレーンの運転自動化を
実現するにあたって、解決しなければならない主なもの
の一つに吊り荷の振れ止め・位置決め制御技術がある。
図５はクレーンが移動するときの荷振れを表すクレーン
モデル図である。
搬送するホイストクレーン等のクレーンの運転自動化を
実現するにあたって、解決しなければならない主なもの
の一つに吊り荷の振れ止め・位置決め制御技術がある。
図５はクレーンが移動するときの荷振れを表すクレーン
モデル図である。
【０００３】図５に示すようにクレーンのトロリ１１を
駆動して所定の方向（Ｘ軸方向）に移動させるときに、
ワイヤ１２によって吊り下げられた荷１３が振れを起こ
すエネルギーは、駆動系（トロリ）の加速度の微分（加
速度変化率）に比例する。そこで、加速度変化率（ジャ
ーク）を指定し、このジャークに基づいてトロリ１１に
対する速度指令を生成する。また、目標位置Ｂで滑らか
にトロリ１１を停止させるために、速度指令の変化率を
一定に保った状態で目標位置Ｂにおいてトロリ１１の駆
動速度Ｖが０になるような速度パターンを発生する。
駆動して所定の方向（Ｘ軸方向）に移動させるときに、
ワイヤ１２によって吊り下げられた荷１３が振れを起こ
すエネルギーは、駆動系（トロリ）の加速度の微分（加
速度変化率）に比例する。そこで、加速度変化率（ジャ
ーク）を指定し、このジャークに基づいてトロリ１１に
対する速度指令を生成する。また、目標位置Ｂで滑らか
にトロリ１１を停止させるために、速度指令の変化率を
一定に保った状態で目標位置Ｂにおいてトロリ１１の駆
動速度Ｖが０になるような速度パターンを発生する。
【０００４】このことを前提にして、従来は下記に詳述
するように各運転モード（加速領域１、加速領域２、定
速走行領域、減速領域１、減速領域２）においてそれぞ
れ速度指令を発生し位置制御を行うようにしていた。更
に、各運転モードで発生する速度指令に吊り荷３の振れ
角θをフィードバックすれば吊り荷３の振れを抑制する
ことができるが、吊り荷３の振れを吊り荷３の移動速度
ｖの変化と考えると、この吊り荷３の移動速度ｖに関し
て、移動速度ｖが振動的にならなければよいといえる、
即ち、吊り荷３の振れ（駆動系に対する吊り荷の相対的
な位置変化）があっても、吊り荷３の移動速度ｖが振動
的にならなければよいとする。
するように各運転モード（加速領域１、加速領域２、定
速走行領域、減速領域１、減速領域２）においてそれぞ
れ速度指令を発生し位置制御を行うようにしていた。更
に、各運転モードで発生する速度指令に吊り荷３の振れ
角θをフィードバックすれば吊り荷３の振れを抑制する
ことができるが、吊り荷３の振れを吊り荷３の移動速度
ｖの変化と考えると、この吊り荷３の移動速度ｖに関し
て、移動速度ｖが振動的にならなければよいといえる、
即ち、吊り荷３の振れ（駆動系に対する吊り荷の相対的
な位置変化）があっても、吊り荷３の移動速度ｖが振動
的にならなければよいとする。
【０００５】＜位置制御＞目標位置にクレーンを停止す
るために、以下のように加速領域１、加速領域２、低速
走行領域、減速領域１、減速領域２の各運転モードにお
いてそれぞれ速度指令を発生する。
るために、以下のように加速領域１、加速領域２、低速
走行領域、減速領域１、減速領域２の各運転モードにお
いてそれぞれ速度指令を発生する。
【０００６】 加速領域１：ｖ＜Ｖ／２ ｖ：速度指
令、Ｖ：目標速度（定速走行速度） 加速領域１ではクレーンを停止状態から目標速度Ｖの１
／２になるまで、加速度変化率（ジャーク）Ｈを一定と
して加速する。即ち、次式（１）に基づいて速度指令ｖ
を演算する。なお、制御装置では一定間隔Ｔごとに速度
指令ｖを発生する。そして速度指令ｖが目標速度Ｖの１
／２になったら運転モードを加速領域１から加速領域２
へ切り換える。また、この運転モードが切り換わった時
間Ｔ1 を記憶しておく。
令、Ｖ：目標速度（定速走行速度） 加速領域１ではクレーンを停止状態から目標速度Ｖの１
／２になるまで、加速度変化率（ジャーク）Ｈを一定と
して加速する。即ち、次式（１）に基づいて速度指令ｖ
を演算する。なお、制御装置では一定間隔Ｔごとに速度
指令ｖを発生する。そして速度指令ｖが目標速度Ｖの１
／２になったら運転モードを加速領域１から加速領域２
へ切り換える。また、この運転モードが切り換わった時
間Ｔ1 を記憶しておく。
【０００７】 ｖ＝０．５・Ｈ・ｔ2 （１） ｔ：クレーンが始動してからの時間
【０００８】 加速領域２：Ｖ／２＜ｖ＜Ｖ 加速領域２では、クレーンの駆動速度が目標速度Ｖにな
るまで、ジャークＨを負で一定として加速し、二次曲線
でのピークで目標速度Ｖに達するようにする。即ち、次
式（２）に基づいて速度指令ｖを演算する。そして速度
指令ｖが目標速度Ｖになったら運転モードを加速領域２
から定速走行領域に切り換える。また、加速開始から目
標速度Ｖに達したときまでのクレーンの移動距離Ｌd を
記憶しておく。
るまで、ジャークＨを負で一定として加速し、二次曲線
でのピークで目標速度Ｖに達するようにする。即ち、次
式（２）に基づいて速度指令ｖを演算する。そして速度
指令ｖが目標速度Ｖになったら運転モードを加速領域２
から定速走行領域に切り換える。また、加速開始から目
標速度Ｖに達したときまでのクレーンの移動距離Ｌd を
記憶しておく。
【０００９】 ｖ＝−０．５・Ｈ・（ｔ−２・Ｔ1 ）2 ＋Ｖ （２） Ｔ1 ：運転モードが加速領域１から加速領域２へ切り換
わった時間
わった時間
【００１０】 定速走行領域：Ｌd ＜Ｌm Ｌm ：ク
レーンの位置から目標位置までの距離 定速走行領域では、クレーンは目標位置のＬd 手前まで
（Ｌm がＬd に等しくなるまで）目標速度（定速走行速
度）Ｖで走行する。即ち、次式（３）に示すように速度
指令ｖを設定する。そして、Ｌm がＬd に等しくなった
ら運転モードを定速走行領域から減速領域１に切り換え
る。また、この運転モードが切り換わった時間Ｔ2 を記
憶しておく。
レーンの位置から目標位置までの距離 定速走行領域では、クレーンは目標位置のＬd 手前まで
（Ｌm がＬd に等しくなるまで）目標速度（定速走行速
度）Ｖで走行する。即ち、次式（３）に示すように速度
指令ｖを設定する。そして、Ｌm がＬd に等しくなった
ら運転モードを定速走行領域から減速領域１に切り換え
る。また、この運転モードが切り換わった時間Ｔ2 を記
憶しておく。
【００１１】 ｖ＝Ｖ （３）
【００１２】 減速領域１：Ｖ／２＜ｖ＜Ｖ 減速領域１では、クレーンの駆動速度が目標速度Ｖの１
／２になるまで、ジャークＨを一定として減速する。こ
の減速領域１では速度指令ｖのパターンが２次曲線を描
くようにする。即ち、次式（４）に基づいて速度指令ｖ
を演算する。
／２になるまで、ジャークＨを一定として減速する。こ
の減速領域１では速度指令ｖのパターンが２次曲線を描
くようにする。即ち、次式（４）に基づいて速度指令ｖ
を演算する。
【００１３】 ｖ＝−０．５・Ｈ・（ｔ−Ｔ2 ）2 ＋Ｖ （４） Ｔ2 ：運転モードが定速走行領域から減速領域に切り換
わった時間
わった時間
【００１４】更に、この減速領域１では、減速領域２に
おける式（６）と同じ演算を行い、この式（６）から求
められたジャークＨと上式（４）におけるジャークＨ
（設定値）とを比較する。そして、式（６）から求めら
れたジャークＨの絶対値が上式（４）におけるジャーク
Ｈの絶対値よりも大きくなったときに、運転モードを減
速領域１から減速領域２へ切り換える。
おける式（６）と同じ演算を行い、この式（６）から求
められたジャークＨと上式（４）におけるジャークＨ
（設定値）とを比較する。そして、式（６）から求めら
れたジャークＨの絶対値が上式（４）におけるジャーク
Ｈの絶対値よりも大きくなったときに、運転モードを減
速領域１から減速領域２へ切り換える。
【００１５】 減速領域２ ：０＜ｖ＜Ｖ／２ 減速領域２では、目標位置でクレーンの駆動速度が０と
なるように速度指令ｖを与える。この場合、目標位置
で、クレーンの駆動速度は２次曲線の最小値になるよう
にする。
なるように速度指令ｖを与える。この場合、目標位置
で、クレーンの駆動速度は２次曲線の最小値になるよう
にする。
【００１６】そして、実際のシステムでは制御装置（シ
ーケンサ）からインバータへの速度指令の受け渡しにお
ける無駄時間を含めて制御系に速度応答の遅れがあり、
加速度の変化が大きい場合には、この遅れが位置精度に
悪影響を与えることになるため、この減速領域２では、
これに対する補償を行う。
ーケンサ）からインバータへの速度指令の受け渡しにお
ける無駄時間を含めて制御系に速度応答の遅れがあり、
加速度の変化が大きい場合には、この遅れが位置精度に
悪影響を与えることになるため、この減速領域２では、
これに対する補償を行う。
【００１７】即ち、速度指令値がクレーンの実速度に反
映されるまでに無駄時間（ｎ・Ｔｓ）があるとすると、
制御装置ではｎ・Ｔｓ時間先の速度指令値を演算するこ
とになるので、次式（５）からｎ・Ｔｓ時間先の残り距
離を予測演算し、この予測演算した残り距離に基づいて
次式（６）からジャークを演算し、この演算したジャー
クに基づいて次式（７）から速度指令を演算する。Ｔe
は減速を開始してから停止するまでの時間である。
映されるまでに無駄時間（ｎ・Ｔｓ）があるとすると、
制御装置ではｎ・Ｔｓ時間先の速度指令値を演算するこ
とになるので、次式（５）からｎ・Ｔｓ時間先の残り距
離を予測演算し、この予測演算した残り距離に基づいて
次式（６）からジャークを演算し、この演算したジャー
クに基づいて次式（７）から速度指令を演算する。Ｔe
は減速を開始してから停止するまでの時間である。
【００１８】
【数１】
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制御装置では次のような問題点があった。
来の制御装置では次のような問題点があった。
【００２０】 吊り荷の振れ止めを行いながらクレー
ンを減速すると、振れ止めを含めた吊り荷の伝達特性
（２次）より、位置制御速度指令に対するクレーンの速
度に遅れが生ずる。この遅れが存在すると、クレーンの
位置のフィードバックを行った場合に、停止精度が許容
値を上回ることになる。 減速領域１では一定のジャークに基づいて速度指令
を演算しているため、位置決め制御を減速領域２だけで
行うことになる。このため減速時間が短い場合などには
位置決めが精度よく行われないことがある。 減速領域１から減速領域２への運転モードの切り換
えをジャークの値に基づいて行うと、加速度が一致せず
に速度指令が不連続となる。
ンを減速すると、振れ止めを含めた吊り荷の伝達特性
（２次）より、位置制御速度指令に対するクレーンの速
度に遅れが生ずる。この遅れが存在すると、クレーンの
位置のフィードバックを行った場合に、停止精度が許容
値を上回ることになる。 減速領域１では一定のジャークに基づいて速度指令
を演算しているため、位置決め制御を減速領域２だけで
行うことになる。このため減速時間が短い場合などには
位置決めが精度よく行われないことがある。 減速領域１から減速領域２への運転モードの切り換
えをジャークの値に基づいて行うと、加速度が一致せず
に速度指令が不連続となる。
【００２１】従って本発明は上記従来技術に鑑み、制御
系の遅れ時間を考慮してクレーンを目標位置に精度よく
位置決めすることができるクレーンの振れ防止・位置決
め制御方法及び装置を提供することを第１課題とする。
系の遅れ時間を考慮してクレーンを目標位置に精度よく
位置決めすることができるクレーンの振れ防止・位置決
め制御方法及び装置を提供することを第１課題とする。
【００２２】また、減速時間が短くてもクレーンを目標
位置に精度よく位置決めすることができるクレーンの振
れ防止・位置決め制御方法及び装置を提供することを第
２課題とする。
位置に精度よく位置決めすることができるクレーンの振
れ防止・位置決め制御方法及び装置を提供することを第
２課題とする。
【００２３】また、第１減速領域から第２減速領域へ運
転モードを切り換える際に速度指令が不連続にならない
クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置を提供
することを第３課題とする。
転モードを切り換える際に速度指令が不連続にならない
クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置を提供
することを第３課題とする。
【００２４】更には、クレーンが目標位置を越えても最
終的にはクレーンを目標位置に精度よく位置決めするこ
とができるクレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び
装置を提供することを第４課題とする。
終的にはクレーンを目標位置に精度よく位置決めするこ
とができるクレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び
装置を提供することを第４課題とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記第１課題を解決する
第１のクレーンの振れ防止・位置決め制御方法は、制御
系のランプ入力に対する定常時での時間遅れを補償すべ
き遅れ時間とし、前記遅れ時間に基づいてクレーンの減
速開始時間を決定すると共に、前記遅れ時間先の時刻で
の目標位置までの距離を演算して推定し、この推定した
目標位置までの距離に基づいて速度指令を演算すること
により制御系の遅れ時間を補償することを特徴とする。
第１のクレーンの振れ防止・位置決め制御方法は、制御
系のランプ入力に対する定常時での時間遅れを補償すべ
き遅れ時間とし、前記遅れ時間に基づいてクレーンの減
速開始時間を決定すると共に、前記遅れ時間先の時刻で
の目標位置までの距離を演算して推定し、この推定した
目標位置までの距離に基づいて速度指令を演算すること
により制御系の遅れ時間を補償することを特徴とする。
【００２６】また、上記第２課題を解決する第２のクレ
ーンの振れ防止・位置決め制御方法は、減速モードで
は、第１減速領域、第２減速領域の何れにおいても、目
標位置までの距離に基づいて速度が定速走行速度の１／
２になる時間を演算し、この時間に基づいて速度指令を
演算することを特徴とする。
ーンの振れ防止・位置決め制御方法は、減速モードで
は、第１減速領域、第２減速領域の何れにおいても、目
標位置までの距離に基づいて速度が定速走行速度の１／
２になる時間を演算し、この時間に基づいて速度指令を
演算することを特徴とする。
【００２７】また、上記第３課題を解決する第３のクレ
ーンの振れ防止・位置決め制御方法は、第１減速領域か
ら第２減速領域への運転モードの切り換えを、加速度の
大きさに基づいて行うことを特徴とする。
ーンの振れ防止・位置決め制御方法は、第１減速領域か
ら第２減速領域への運転モードの切り換えを、加速度の
大きさに基づいて行うことを特徴とする。
【００２８】また、上記第４課題を解決する第４のクレ
ーンの振れ防止・位置決め制御方法は、クレーンの位置
が目標位置を越えたときにはＰ制御に切り換えることを
特徴とする。
ーンの振れ防止・位置決め制御方法は、クレーンの位置
が目標位置を越えたときにはＰ制御に切り換えることを
特徴とする。
【００２９】上記第１課題を解決する第１のクレーンの
振れ防止・位置決め制御装置は、制御系のランプ入力に
対する定常時での時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、
前記遅れ時間に基づいてクレーンの減速開始時間を決定
すると共に、前記遅れ時間先の時刻での目標位置までの
距離を演算して推定し、この推定した目標位置までの距
離に基づいて速度指令を演算する遅れ補償手段を備えた
ことを特徴とする。
振れ防止・位置決め制御装置は、制御系のランプ入力に
対する定常時での時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、
前記遅れ時間に基づいてクレーンの減速開始時間を決定
すると共に、前記遅れ時間先の時刻での目標位置までの
距離を演算して推定し、この推定した目標位置までの距
離に基づいて速度指令を演算する遅れ補償手段を備えた
ことを特徴とする。
【００３０】また、上記第２課題を解決する第２のクレ
ーンの振れ防止・位置決め制御装置は、減速モードで
は、第１減速領域、第２減速領域の何れにおいても、目
標位置までの距離に基づいて速度が定速走行速度の１／
２になる時間を演算する時間演算手段と、減速モードで
は、第１減速領域、第２減速領域の何れにおいても、前
記時間演算手段によって演算された時間に基づいて速度
指令を演算する速度指令演算手段とを備えたことを特徴
とする。
ーンの振れ防止・位置決め制御装置は、減速モードで
は、第１減速領域、第２減速領域の何れにおいても、目
標位置までの距離に基づいて速度が定速走行速度の１／
２になる時間を演算する時間演算手段と、減速モードで
は、第１減速領域、第２減速領域の何れにおいても、前
記時間演算手段によって演算された時間に基づいて速度
指令を演算する速度指令演算手段とを備えたことを特徴
とする。
【００３１】また、上記第３課題を解決する第３のクレ
ーンの振れ防止・位置決め制御装置は、第１減速領域か
ら第２減速領域への運転モードの切り換えを、加速度の
大きさに基づいて行う運転モード切り換え手段を備えた
ことを特徴とする。
ーンの振れ防止・位置決め制御装置は、第１減速領域か
ら第２減速領域への運転モードの切り換えを、加速度の
大きさに基づいて行う運転モード切り換え手段を備えた
ことを特徴とする。
【００３２】また、上記第４課題を解決する第４のクレ
ーンの振れ防止・位置決め制御装置は、クレーンの位置
が目標位置を越えたときにはＰ制御に切り換える制御切
り換え手段を備えたことを特徴とする。
ーンの振れ防止・位置決め制御装置は、クレーンの位置
が目標位置を越えたときにはＰ制御に切り換える制御切
り換え手段を備えたことを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００３４】図１は本発明の実施の形態に係るクレーン
の振れ防止・位置決め制御装置の構成を示すブロック図
である。
の振れ防止・位置決め制御装置の構成を示すブロック図
である。
【００３５】図１に示すシステムは、駆動系（インバー
タやモータを含む）を備えたクレーン本体２１と、この
クレーン本体２１に速度指令を与える制御装置２２とか
ら構成されている。クレーン本体２１から制御装置２２
へはクレーン位置、振れ角及びワイヤー長が出力され、
逆に、制御装置２２からクレーン本体２１へは速度指令
が出力される。
タやモータを含む）を備えたクレーン本体２１と、この
クレーン本体２１に速度指令を与える制御装置２２とか
ら構成されている。クレーン本体２１から制御装置２２
へはクレーン位置、振れ角及びワイヤー長が出力され、
逆に、制御装置２２からクレーン本体２１へは速度指令
が出力される。
【００３６】制御装置２２の位置制御ブロック２２ａで
は、クレーン位置と位置指令（目標位置）とから目標位
置までの距離を求めると共に、各運転モード（加速領域
１、加速領域２、定速走行領域、減速領域１、減速領域
２）の切り換えを行い、それぞれの運転モードで位置制
御速度指令を求め（詳細後述）、この位置制御速度指令
を速度指令生成ブロック２２ｂへ出力する。
は、クレーン位置と位置指令（目標位置）とから目標位
置までの距離を求めると共に、各運転モード（加速領域
１、加速領域２、定速走行領域、減速領域１、減速領域
２）の切り換えを行い、それぞれの運転モードで位置制
御速度指令を求め（詳細後述）、この位置制御速度指令
を速度指令生成ブロック２２ｂへ出力する。
【００３７】振れ止めブロック２２ｃでは、吊り荷の重
心位置とワイヤー長とで吊り荷の重心までの長さ（図５
参照）を求め、この長さによって補正したゲインＫと振
れ角とにより振れ角制御速度指令を求めて、この振れ角
制御速度指令を速度指令生成ブロック２２ｂへ出力す
る。
心位置とワイヤー長とで吊り荷の重心までの長さ（図５
参照）を求め、この長さによって補正したゲインＫと振
れ角とにより振れ角制御速度指令を求めて、この振れ角
制御速度指令を速度指令生成ブロック２２ｂへ出力す
る。
【００３８】そして速度指令生成ブロック２２ｃでは、
位置制御速度指令と振れ角制御速度指令とを加え合わせ
て速度指令を生成し、この速度指令を駆動系のインバー
タへ出力する。このように各運転モードについてゲイン
Ｋの補正をした振れ角速度指令をフィードバックするこ
とにより、振れ角の抑制を行うことができる。
位置制御速度指令と振れ角制御速度指令とを加え合わせ
て速度指令を生成し、この速度指令を駆動系のインバー
タへ出力する。このように各運転モードについてゲイン
Ｋの補正をした振れ角速度指令をフィードバックするこ
とにより、振れ角の抑制を行うことができる。
【００３９】ここで、前述の各運転モードにおける位置
制御速度指令の演算について詳述する。但し、各運転モ
ードのうち、加速モード（加速領域１、加速領域２）及
び定速モード（定速走行領域）については従来と同様で
あるため、ここでの説明は省略する。
制御速度指令の演算について詳述する。但し、各運転モ
ードのうち、加速モード（加速領域１、加速領域２）及
び定速モード（定速走行領域）については従来と同様で
あるため、ここでの説明は省略する。
【００４０】本制御装置２２では上記の課題を解決する
ために、減速モードにおいて次のことを行うようにし
た。
ために、減速モードにおいて次のことを行うようにし
た。
【００４１】 減速モードでの速度指令の演算方法の
変更。 制御系の応答遅れを考慮した速度指令値演算。 減速領域１から減速領域２への切り換え方法の変
更。 クレーンが目標位置を越えたときの制御方法の変更
変更。 制御系の応答遅れを考慮した速度指令値演算。 減速領域１から減速領域２への切り換え方法の変
更。 クレーンが目標位置を越えたときの制御方法の変更
【００４２】＜減速モードでの速度指令の演算方法の変
更＞図２に示すように、クレーン本体２１が定速走行で
荷振れがない状態から減速を開始し、目標位置で停止す
るようにした位置制御に関するクレーンの速度指令は、
下式（８）、（９）となる。式（８）は時刻ｔ（クレー
ンの減速開始からの時間）において想定している速度パ
ターンである。振れ止めのための速度指令を考えなけれ
ば、速度指令とクレーン本体２１の速度とが等しくな
り、この速度パターンに沿って減速すればクレーン本体
２１を目標位置に停止させることができる。
更＞図２に示すように、クレーン本体２１が定速走行で
荷振れがない状態から減速を開始し、目標位置で停止す
るようにした位置制御に関するクレーンの速度指令は、
下式（８）、（９）となる。式（８）は時刻ｔ（クレー
ンの減速開始からの時間）において想定している速度パ
ターンである。振れ止めのための速度指令を考えなけれ
ば、速度指令とクレーン本体２１の速度とが等しくな
り、この速度パターンに沿って減速すればクレーン本体
２１を目標位置に停止させることができる。
【００４３】しかし実際には振れ止め、外乱、速度制御
の遅れなどのために速度指令とクレーン本体２１の速度
とは一致しないため、クレーン本体２１の位置をフィー
ドバックして、制御演算毎に速度指令のパターンを変更
することにより、クレーン本体２１が目標位置で停止で
きるようにしている。
の遅れなどのために速度指令とクレーン本体２１の速度
とは一致しないため、クレーン本体２１の位置をフィー
ドバックして、制御演算毎に速度指令のパターンを変更
することにより、クレーン本体２１が目標位置で停止で
きるようにしている。
【００４４】詳述すると、上記のようにクレーン本体２
１が定速走行で荷振れがない状態から減速を開始し、目
標位置で停止するようにした位置制御に関するクレーン
の速度指令は、次式（８）となる。なお、ｔは前述のよ
うに減速開始からの時間、Ｖm は定速走行速度、Ｔe(t)
は速度が1/2 Ｖm になる時間、ｑは時刻ｔからの経過時
間である。
１が定速走行で荷振れがない状態から減速を開始し、目
標位置で停止するようにした位置制御に関するクレーン
の速度指令は、次式（８）となる。なお、ｔは前述のよ
うに減速開始からの時間、Ｖm は定速走行速度、Ｔe(t)
は速度が1/2 Ｖm になる時間、ｑは時刻ｔからの経過時
間である。
【００４５】
【数２】
【００４６】この関係より、速度指令Ｖs(t,q)は次式
（９）となる。
（９）となる。
【００４７】
【数３】
【００４８】この式（９）から得られる速度パターンに
沿って減速した場合にクレーン本体２１が停止するまで
に移動する距離（時刻ｔでの目標位置までの距離Ｄ(t)
）は、次式（１０）から得られる。
沿って減速した場合にクレーン本体２１が停止するまで
に移動する距離（時刻ｔでの目標位置までの距離Ｄ(t)
）は、次式（１０）から得られる。
【００４９】
【数４】
【００５０】そして、上式（９）、（１０）から次式
（１１）が得られる。目標位置までの距離は検出できる
ため、次式（１１）からＴe(t)を求めることができる。
なお、Ｖs(t,0)は時刻ｔでの速度指令である。また、速
度指令Ｖs(t,q)は、上式（９）から次式（１２）とな
る。なお、実際の制御装置では１サンプリング時間Ｔs
後のＶs(t,Ts) を速度指令として出力する。
（１１）が得られる。目標位置までの距離は検出できる
ため、次式（１１）からＴe(t)を求めることができる。
なお、Ｖs(t,0)は時刻ｔでの速度指令である。また、速
度指令Ｖs(t,q)は、上式（９）から次式（１２）とな
る。なお、実際の制御装置では１サンプリング時間Ｔs
後のＶs(t,Ts) を速度指令として出力する。
【００５１】
【数５】
【００５２】＜制御系の応答遅れを考慮した速度指令値
演算＞図３は減速開始時に想定した速度パターンとこの
速度パターンで振れ止めを行いながら減速したときの荷
速度である。同図に示すように、振れ止めを含めた吊り
荷の伝達特性（式（１３））より、位置制御速度指令に
対するクレーン本体２１の速度に遅れが生ずる。この遅
れが存在すると、クレーン本体２１の位置のフィードバ
ックを行った場合に、停止精度が許容値を上回ることに
なる。そこで、この遅れを単純な時間遅れとして近似
し、この遅れ時間に基づいて速度応答の遅れ補償を行
う。
演算＞図３は減速開始時に想定した速度パターンとこの
速度パターンで振れ止めを行いながら減速したときの荷
速度である。同図に示すように、振れ止めを含めた吊り
荷の伝達特性（式（１３））より、位置制御速度指令に
対するクレーン本体２１の速度に遅れが生ずる。この遅
れが存在すると、クレーン本体２１の位置のフィードバ
ックを行った場合に、停止精度が許容値を上回ることに
なる。そこで、この遅れを単純な時間遅れとして近似
し、この遅れ時間に基づいて速度応答の遅れ補償を行
う。
【００５３】詳述すると、上記のように振れ止めを含め
た吊り荷の伝達特性は次式（１３）となる。
た吊り荷の伝達特性は次式（１３）となる。
【００５４】
【数６】
【００５５】この式（１３）の伝達関数で、ランプ入力
に対する定常時での時間遅れＴm （式（１４））を補償
すべき遅れ時間とし、この遅れ時間Ｔm に基づいて、減
速開始時間と減速パターンとを以下のように修正する。
に対する定常時での時間遅れＴm （式（１４））を補償
すべき遅れ時間とし、この遅れ時間Ｔm に基づいて、減
速開始時間と減速パターンとを以下のように修正する。
【００５６】
【数７】
【００５７】即ち、減速開始時間は、目標位置までの距
離が次式（１５）によって求められる距離Ｄs になった
時間とする。
離が次式（１５）によって求められる距離Ｄs になった
時間とする。
【００５８】 Ｄs ＝Ｖm ・（Ｔe ＋Ｔm ） （１５）
【００５９】次に、上式（１１）のＤ(t) の値として、
検出した目標位置までの距離ＤR (t) に代わりに、次式
（１６）から演算して推定した遅れ時間Ｔm 先の時刻で
の目標位置までの距離Ｄs(t+Tm) を用いて、上式（１
１）からＴe(t)を求め、このＴe(t)に基づいて上式（１
２）から速度指令Ｖs(t,q)を求める。
検出した目標位置までの距離ＤR (t) に代わりに、次式
（１６）から演算して推定した遅れ時間Ｔm 先の時刻で
の目標位置までの距離Ｄs(t+Tm) を用いて、上式（１
１）からＴe(t)を求め、このＴe(t)に基づいて上式（１
２）から速度指令Ｖs(t,q)を求める。
【００６０】
【数８】
【００６１】＜減速領域１から減速領域２への切り換え
方法の変更＞減速領域１から減速領域２への運転モード
の切り換えを、加速度の大きさに基づいて行う。即ち、
減速領域１における加速度Ａ１と減速領域２における加
速度Ａ２とを次式（１７）、（１８）から求め、これら
の加速度Ａ１とＡ２とを比較して、Ａ１＞Ａ２となった
ときに減速領域１から減速領域２へ運転モードを切り換
える。
方法の変更＞減速領域１から減速領域２への運転モード
の切り換えを、加速度の大きさに基づいて行う。即ち、
減速領域１における加速度Ａ１と減速領域２における加
速度Ａ２とを次式（１７）、（１８）から求め、これら
の加速度Ａ１とＡ２とを比較して、Ａ１＞Ａ２となった
ときに減速領域１から減速領域２へ運転モードを切り換
える。
【００６２】
【数９】
【００６３】＜クレーンが目標位置を越えたときの制御
方法の変更＞減速領域でクレーン本体２１が目標位置を
越えたときには、位置制御を次式（１９）のようにＰ制
御に切り換えて最終的な位置決めを行う。
方法の変更＞減速領域でクレーン本体２１が目標位置を
越えたときには、位置制御を次式（１９）のようにＰ制
御に切り換えて最終的な位置決めを行う。
【００６４】 Ｖs(t,0)＝Ｋp ・ＤR (t) （１９） Ｋp ：定数
【００６５】以上のように、本実施の形態に係るクレー
ンの振れ防止・位置決め制御装置によれば、減速モード
では、減速領域１、減速領域２の何れいおいても、目標
位置までの距離Ｄ(t) に基づいて式（１１）から速度が
1/2 Ｖm になる時間Ｔe(t)を求め、このＴe(t)に基づい
て式（１２）から速度指令Ｖs(t,q)を求めるため、減速
領域１でも位置の誤差を補正するようになり、減速時間
が短くてもクレーン本体２１を目標位置に精度よく位置
決めする（停止させる）ことができる。
ンの振れ防止・位置決め制御装置によれば、減速モード
では、減速領域１、減速領域２の何れいおいても、目標
位置までの距離Ｄ(t) に基づいて式（１１）から速度が
1/2 Ｖm になる時間Ｔe(t)を求め、このＴe(t)に基づい
て式（１２）から速度指令Ｖs(t,q)を求めるため、減速
領域１でも位置の誤差を補正するようになり、減速時間
が短くてもクレーン本体２１を目標位置に精度よく位置
決めする（停止させる）ことができる。
【００６６】また、速度応答の遅れ補償を行うため、即
ち、制御系のランプ入力に対する定常時での時間遅れＴ
m （式（１４））を補償すべき遅れ時間とし、この遅れ
時間Ｔm に基づき式（１５）の条件でクレーン本体２１
の減速を開始する（定速走行領域から減速領域に入る）
と共に、遅れ時間Ｔm 先の時刻での目標位置までの距離
Ｄs(t+Tm) を式（１６）から求め、このＤs(t+Tm) に基
づいて式（１１）から速度が1/2 Ｖm になる時間Ｔe(t)
を求め、このＴe(t)に基づいて式（１２）から速度指令
Ｖs(t,q)を求めるため、振れ止めを行いながら減速する
ときに、振れ止めを含めた吊り荷の伝達特性（２次）に
より、位置制御速度指令に対するクレーン本体２１の速
度に遅れが生じても、位置制御特性を改善して、クレー
ン本体２１を目標位置に精度よく位置決めすることがで
きる。
ち、制御系のランプ入力に対する定常時での時間遅れＴ
m （式（１４））を補償すべき遅れ時間とし、この遅れ
時間Ｔm に基づき式（１５）の条件でクレーン本体２１
の減速を開始する（定速走行領域から減速領域に入る）
と共に、遅れ時間Ｔm 先の時刻での目標位置までの距離
Ｄs(t+Tm) を式（１６）から求め、このＤs(t+Tm) に基
づいて式（１１）から速度が1/2 Ｖm になる時間Ｔe(t)
を求め、このＴe(t)に基づいて式（１２）から速度指令
Ｖs(t,q)を求めるため、振れ止めを行いながら減速する
ときに、振れ止めを含めた吊り荷の伝達特性（２次）に
より、位置制御速度指令に対するクレーン本体２１の速
度に遅れが生じても、位置制御特性を改善して、クレー
ン本体２１を目標位置に精度よく位置決めすることがで
きる。
【００６７】図４は位置制御を行ったときのシミュレー
ション結果である。図４（ａ）に示すように、遅れ補償
を行わなかった場合には、減速領域での減速パターンの
傾きが加速領域での加速パターンに比べて急になり、目
標位置をオーバーしている。一方、図４（ｂ）に示すよ
うに、遅れ補償を行った場合には、目標位置に滑らかに
精度よく停止させることができている。
ション結果である。図４（ａ）に示すように、遅れ補償
を行わなかった場合には、減速領域での減速パターンの
傾きが加速領域での加速パターンに比べて急になり、目
標位置をオーバーしている。一方、図４（ｂ）に示すよ
うに、遅れ補償を行った場合には、目標位置に滑らかに
精度よく停止させることができている。
【００６８】また、加速度の大きさに基づいて減速領域
１から減速領域２へ運転モードを切り換えるため、即
ち、式（１７）、（１８）から得られる加速度Ａ１、Ａ
２を比較してＡ１＞Ａ２のときに減速領域１から減速領
域２へ運転モードを切り換えるため、減速領域での速度
指令が不連続にならず、荷振れの発生を防止することが
できる。
１から減速領域２へ運転モードを切り換えるため、即
ち、式（１７）、（１８）から得られる加速度Ａ１、Ａ
２を比較してＡ１＞Ａ２のときに減速領域１から減速領
域２へ運転モードを切り換えるため、減速領域での速度
指令が不連続にならず、荷振れの発生を防止することが
できる。
【００６９】また、クレーン本体２１の位置が目標位置
を越えても、Ｐ制御に切り換えることによって、最終的
にはクレーン本体２１を目標位置に停止させることがで
きる。
を越えても、Ｐ制御に切り換えることによって、最終的
にはクレーン本体２１を目標位置に停止させることがで
きる。
【００７０】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、第１のクレーンの振れ防止・位置決め
制御方法又は装置によれば、制御系のランプ入力に対す
る定常時での時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、前記
遅れ時間に基づいてクレーンの減速開始時間を決定する
と共に、前記遅れ時間先の時刻での目標位置までの距離
を演算して推定し、この推定した目標位置までの距離に
基づいて速度指令を演算するため、振れ止めを行いなが
ら減速するときに、振れ止めを含めた吊り荷の伝達特性
（２次）により、位置制御速度指令に対するクレーンの
速度に遅れが生じても、位置制御特性を改善して、クレ
ーンを目標位置に精度よく位置決めすることができる。
説明したように、第１のクレーンの振れ防止・位置決め
制御方法又は装置によれば、制御系のランプ入力に対す
る定常時での時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、前記
遅れ時間に基づいてクレーンの減速開始時間を決定する
と共に、前記遅れ時間先の時刻での目標位置までの距離
を演算して推定し、この推定した目標位置までの距離に
基づいて速度指令を演算するため、振れ止めを行いなが
ら減速するときに、振れ止めを含めた吊り荷の伝達特性
（２次）により、位置制御速度指令に対するクレーンの
速度に遅れが生じても、位置制御特性を改善して、クレ
ーンを目標位置に精度よく位置決めすることができる。
【００７１】また、第２のクレーンの振れ防止・位置決
め制御方法又は装置によれば、第１減速領域、第２減速
領域の何れにおいても、目標位置までの距離に基づいて
速度が定速走行速度の１／２になる時間を演算し、この
時間に基づいて速度指令を演算するため、第１減速領域
でも位置の誤差を補正するようになり、減速時間が短く
てもクレーンを精度よく目標位置に位置決めすることが
できる。
め制御方法又は装置によれば、第１減速領域、第２減速
領域の何れにおいても、目標位置までの距離に基づいて
速度が定速走行速度の１／２になる時間を演算し、この
時間に基づいて速度指令を演算するため、第１減速領域
でも位置の誤差を補正するようになり、減速時間が短く
てもクレーンを精度よく目標位置に位置決めすることが
できる。
【００７２】また、第３のクレーンの振れ防止・位置決
め制御方法又は装置によれば、加速度の大きさに基づい
て第１減速領域から第２減速領域へ運転モードを切り換
えるため、減速領域での速度指令が不連続にならず、荷
振れの発生を防止することができる。
め制御方法又は装置によれば、加速度の大きさに基づい
て第１減速領域から第２減速領域へ運転モードを切り換
えるため、減速領域での速度指令が不連続にならず、荷
振れの発生を防止することができる。
【００７３】また、第４のクレーンの振れ防止・位置決
め制御方法又は装置によれば、クレーンの位置が目標位
置を越えても、Ｐ制御に切り換えることによって、最終
的にはクレーンを目標位置に停止させることができる。
め制御方法又は装置によれば、クレーンの位置が目標位
置を越えても、Ｐ制御に切り換えることによって、最終
的にはクレーンを目標位置に停止させることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るクレーンの振れ防止
・位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。
・位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】減速領域におけるクレーンの駆動速度の変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】減速開始時に想定した速度パターンとこの速度
パターンで振れ止めを行いながら減速したときの荷速度
を示すグラフである。
パターンで振れ止めを行いながら減速したときの荷速度
を示すグラフである。
【図４】位置制御を行ったときのシミュレーション結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】クレーンが移動するときの荷振れを表すクレー
ンモデル図である。
ンモデル図である。
【符号の説明】 ２１ クレーン本体（トロリ） ２２ 制御装置 ２２ａ 位置制御ブロック ２２ｂ 速度指令生成ブロック ２２ｃ 振れ止めブロック
Claims (8)
- 【請求項１】 制御系のランプ入力に対する定常時での
時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、前記遅れ時間に基
づいてクレーンの減速開始時間を決定すると共に、前記
遅れ時間先の時刻での目標位置までの距離を演算して推
定し、この推定した目標位置までの距離に基づいて速度
指令を演算することにより制御系の遅れ時間を補償する
ことを特徴とするクレーンの振れ防止・位置決め制御方
法。 - 【請求項２】 減速モードでは、第１減速領域、第２減
速領域の何れにおいても、目標位置までの距離に基づい
て速度が定速走行速度の１／２になる時間を演算し、こ
の時間に基づいて速度指令を演算することを特徴とする
クレーンの振れ防止・位置決め制御方法。 - 【請求項３】 第１減速領域から第２減速領域への運転
モードの切り換えを、加速度の大きさに基づいて行うこ
とを特徴とするクレーンの振れ防止・位置決め制御方
法。 - 【請求項４】 クレーンの位置が目標位置を越えたとき
にはＰ制御に切り換えることを特徴とするクレーンの振
れ防止・位置決め制御方法。 - 【請求項５】 制御系のランプ入力に対する定常時での
時間遅れを補償すべき遅れ時間とし、前記遅れ時間に基
づいてクレーンの減速開始時間を決定すると共に、前記
遅れ時間先の時刻での目標位置までの距離を演算して推
定し、この推定した目標位置までの距離に基づいて速度
指令を演算する遅れ補償手段を備えたことを特徴とする
クレーンの振れ防止・位置決め制御装置。 - 【請求項６】 減速モードでは、第１減速領域、第２減
速領域の何れにおいても、目標位置までの距離に基づい
て速度が定速走行速度の１／２になる時間を演算する時
間演算手段と、 減速モードでは、第１減速領域、第２減速領域の何れに
おいても、前記時間演算手段によって演算された時間に
基づいて速度指令を演算する速度指令演算手段とを備え
たことを特徴とするクレーンの振れ防止・位置決め制御
装置。 - 【請求項７】 第１減速領域から第２減速領域への運転
モードの切り換えを、加速度の大きさに基づいて行う運
転モード切り換え手段を備えたことを特徴とするクレー
ンの振れ防止・位置決め制御装置。 - 【請求項８】 クレーンの位置が目標位置を越えたとき
にはＰ制御に切り換える制御切り換え手段を備えたこと
を特徴とするクレーンの振れ防止・位置決め制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10865197A JPH10297870A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10865197A JPH10297870A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10297870A true JPH10297870A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14490223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10865197A Withdrawn JPH10297870A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | クレーンの振れ防止・位置決め制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10297870A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017206375A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | Ｊｆｅ物流株式会社 | 移動体の速度制御方法及び装置 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP10865197A patent/JPH10297870A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017206375A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | Ｊｆｅ物流株式会社 | 移動体の速度制御方法及び装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |