JPH11236185A - 吊荷運搬装置 - Google Patents
吊荷運搬装置Info
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- JPH11236185A JPH11236185A JP3773898A JP3773898A JPH11236185A JP H11236185 A JPH11236185 A JP H11236185A JP 3773898 A JP3773898 A JP 3773898A JP 3773898 A JP3773898 A JP 3773898A JP H11236185 A JPH11236185 A JP H11236185A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 吊荷の振れ止め制御能率および性能の向上が
図り、吊荷の運搬を他物との干渉なくかつ迅速化可能に
する。 【解決手段】 １次振れ検出部２２、吊荷Ｋの振れ変
位，トロリ２の位置およびトロリ２の速度の各検出値
と、運転員により設定されたトロリ目標速度設定値とを
入力として、１次振れ変化および１次振れ速度を位相遅
れなく検出させ、制御演算部２０に、トロリ２の位置，
トロリ２の速度，トロリ目標設定値と１次振れ変位およ
び１次振れ速度とにもとづいて、振れ止めのためのトロ
リ制御値を演算させ、この演算結果に従ってトロリ駆動
装置７を制御させる。
図り、吊荷の運搬を他物との干渉なくかつ迅速化可能に
する。 【解決手段】 １次振れ検出部２２、吊荷Ｋの振れ変
位，トロリ２の位置およびトロリ２の速度の各検出値
と、運転員により設定されたトロリ目標速度設定値とを
入力として、１次振れ変化および１次振れ速度を位相遅
れなく検出させ、制御演算部２０に、トロリ２の位置，
トロリ２の速度，トロリ目標設定値と１次振れ変位およ
び１次振れ速度とにもとづいて、振れ止めのためのトロ
リ制御値を演算させ、この演算結果に従ってトロリ駆動
装置７を制御させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、吊荷の振れ止め
機能を有する吊荷運搬装置に関する。
機能を有する吊荷運搬装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の吊荷運搬装置を示す構成図
であり、同図において、１はレール、２はレール上を横
行（図では左右方向に）するトロリ、３はトロリ２に吊
持されたロープ、４はロープ３端に吊持された滑車、５
ａは滑車４の下端に設けられて、リフタ６の上端に設け
られたフック５ｂに係合するフックである。従って、リ
フタ６は滑車４の下部に揺動可能に吊持されている。
であり、同図において、１はレール、２はレール上を横
行（図では左右方向に）するトロリ、３はトロリ２に吊
持されたロープ、４はロープ３端に吊持された滑車、５
ａは滑車４の下端に設けられて、リフタ６の上端に設け
られたフック５ｂに係合するフックである。従って、リ
フタ６は滑車４の下部に揺動可能に吊持されている。
【０００３】また、７はトロリ２に設けられたトロリ駆
動装置で、これにトロリ位置検出手段（図示しない）お
よびトロリ速度検出手段（図示しない）が設けられてい
る。８はトロリ２の底面に取り付けられて滑車４上のマ
ーク９を撮影して、滑車４とリフタ６とからなる吊荷Ｋ
の振れ変位を検出するカメラ、１０は操作盤、１２は運
転員によって操作盤１０から出力されるトロリ目標速度
設定信号であるノッチ指令信号、１１はこのノッチ指令
信号およびトロリ２側からの振れ変位検出信号１３，ト
ロリ位置検出信号１４，トロリ速度検出信号１５にもと
づいて、振れ止め可能なトロリ速度指令信号１６を、前
記トロリ駆動装置７へ出力する制御装置である。
動装置で、これにトロリ位置検出手段（図示しない）お
よびトロリ速度検出手段（図示しない）が設けられてい
る。８はトロリ２の底面に取り付けられて滑車４上のマ
ーク９を撮影して、滑車４とリフタ６とからなる吊荷Ｋ
の振れ変位を検出するカメラ、１０は操作盤、１２は運
転員によって操作盤１０から出力されるトロリ目標速度
設定信号であるノッチ指令信号、１１はこのノッチ指令
信号およびトロリ２側からの振れ変位検出信号１３，ト
ロリ位置検出信号１４，トロリ速度検出信号１５にもと
づいて、振れ止め可能なトロリ速度指令信号１６を、前
記トロリ駆動装置７へ出力する制御装置である。
【０００４】かかる従来の吊荷運搬装置では、トロリ２
をレール１に沿って右から左に横行させるように加速す
ると、吊荷Ｋは慣性力によって、図の右側である後方へ
振れる。そして、一定距離を移動した後、トロリ２を減
速すると、吊荷Ｋは慣性力によって、今度は、図の左側
である前方に振れる。
をレール１に沿って右から左に横行させるように加速す
ると、吊荷Ｋは慣性力によって、図の右側である後方へ
振れる。そして、一定距離を移動した後、トロリ２を減
速すると、吊荷Ｋは慣性力によって、今度は、図の左側
である前方に振れる。
【０００５】そこで、このような吊荷Ｋの振れを、滑車
４上のマーク９をカメラ８で検出し、この検出した振れ
変位検出信号、前記トロリ位置検出信号，トロリ速度検
出信号およびノッチ指令信号にもとづいて、トロリ２の
走行による吊荷Ｋの振れを抑えるようなトロリ速度指令
信号を、制御装置１１において、演算により求め、この
トロリ速度指令信号を前記トロリ駆動装置７へ入力する
ことで、前記吊荷Ｋの振れを抑制制御することができ
る。
４上のマーク９をカメラ８で検出し、この検出した振れ
変位検出信号、前記トロリ位置検出信号，トロリ速度検
出信号およびノッチ指令信号にもとづいて、トロリ２の
走行による吊荷Ｋの振れを抑えるようなトロリ速度指令
信号を、制御装置１１において、演算により求め、この
トロリ速度指令信号を前記トロリ駆動装置７へ入力する
ことで、前記吊荷Ｋの振れを抑制制御することができ
る。
【０００６】図９は前記制御装置１１の詳細を示すブロ
ック図である。同図において、１７は前記３つの検出信
号とトロリ速度指令信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
部、１８はＡ／Ｄ変換部１７の出力のうち高周波成分を
除去するローパスフィルタ、１９はローパスフィルタ１
８の出力から振れ速度を算出する微分演算部、２０は前
記Ａ／Ｄ変換部１７からのノッチ指令信号，トロリ速度
信号，トロリ位置信号と、ローパスフィルタ１８からの
１次振れ（長周期の振れ）変位信号と、微分演算部１９
からの１次振れ速度信号とにもとづいて、振れ止めのた
めのトロリ速度指令信号を求め出力する制御演算部、２
１はこのトロリ速度指令信号をアナログ変換してトロリ
速度指令出力を得るＤ／Ａ変換部である。
ック図である。同図において、１７は前記３つの検出信
号とトロリ速度指令信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
部、１８はＡ／Ｄ変換部１７の出力のうち高周波成分を
除去するローパスフィルタ、１９はローパスフィルタ１
８の出力から振れ速度を算出する微分演算部、２０は前
記Ａ／Ｄ変換部１７からのノッチ指令信号，トロリ速度
信号，トロリ位置信号と、ローパスフィルタ１８からの
１次振れ（長周期の振れ）変位信号と、微分演算部１９
からの１次振れ速度信号とにもとづいて、振れ止めのた
めのトロリ速度指令信号を求め出力する制御演算部、２
１はこのトロリ速度指令信号をアナログ変換してトロリ
速度指令出力を得るＤ／Ａ変換部である。
【０００７】ところで、前記吊荷Ｋは、トロリ２の横行
時の加減速によって、図８に示すような振れを発生す
る。これは、ロープ３と吊荷Ｋによる長周期の振子運動
が主であるが、滑車４とリフタ６とはフック５ａ，５ｂ
を介して接続された２重剛体振子となっているため、前
記１次振れとともにリフタ６の慣性モーメントによる短
周期の振れ（２次振れ）も発生する。この２次振れは、
１次振れに比べて振幅は極めて小さく、自由減衰も大き
いので、１次振れを止めるという振れ止め制御の観点か
らさほど重要ではない。
時の加減速によって、図８に示すような振れを発生す
る。これは、ロープ３と吊荷Ｋによる長周期の振子運動
が主であるが、滑車４とリフタ６とはフック５ａ，５ｂ
を介して接続された２重剛体振子となっているため、前
記１次振れとともにリフタ６の慣性モーメントによる短
周期の振れ（２次振れ）も発生する。この２次振れは、
１次振れに比べて振幅は極めて小さく、自由減衰も大き
いので、１次振れを止めるという振れ止め制御の観点か
らさほど重要ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吊荷運搬装置にあっては、前記２次振れの振動が滑車つ
まりマーク９位置にも影響を及ぼすため、カメラ８が１
次振れに高周波の２次振れを加えた形で振れ変位を検出
し、２次振れのみを検出することはできない。そして、
振れ止め制御は１次振れに対して減衰を与える制御であ
り、高周波振動に対しては、むしろ加振による悪影響を
及ぼすという課題があった。
吊荷運搬装置にあっては、前記２次振れの振動が滑車つ
まりマーク９位置にも影響を及ぼすため、カメラ８が１
次振れに高周波の２次振れを加えた形で振れ変位を検出
し、２次振れのみを検出することはできない。そして、
振れ止め制御は１次振れに対して減衰を与える制御であ
り、高周波振動に対しては、むしろ加振による悪影響を
及ぼすという課題があった。
【０００９】一方、これに対し、振れ変位信号に対し
て、２次振れによる高周波振動をカットするローパスフ
ィルタ１８を前記のように設けているが、図１０（ａ）
に示すような、１次振れと２次振れの合成である振れ変
位検出信号に対して、ローパスフィルタ１８を通過させ
２次振れ分を低減した後の振れ変位信号は、図１０
（ｂ）に示すようになり、この結果、図１０（ｃ）に示
すように、１次振れに対して位相遅れｔが加わって、結
果的に振れ止めに長い時間がかかってしまい、振れ止め
の収束性能の劣化を招いているという課題があった。
て、２次振れによる高周波振動をカットするローパスフ
ィルタ１８を前記のように設けているが、図１０（ａ）
に示すような、１次振れと２次振れの合成である振れ変
位検出信号に対して、ローパスフィルタ１８を通過させ
２次振れ分を低減した後の振れ変位信号は、図１０
（ｂ）に示すようになり、この結果、図１０（ｃ）に示
すように、１次振れに対して位相遅れｔが加わって、結
果的に振れ止めに長い時間がかかってしまい、振れ止め
の収束性能の劣化を招いているという課題があった。
【００１０】この発明は前記課題を解決するものであ
り、吊荷の振れ止め制御能率および性能の向上が図れる
とともに、これによって、吊荷の運搬を他物との干渉な
くかつ迅速化できる吊荷運搬装置を得ることを目的とす
る。
り、吊荷の振れ止め制御能率および性能の向上が図れる
とともに、これによって、吊荷の運搬を他物との干渉な
くかつ迅速化できる吊荷運搬装置を得ることを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、
請求項１の発明にかかる吊荷運搬装置は、１次振れ検出
部に、前記吊荷の振れ変位，前記トロリの位置および前
記トロリの速度の各検出値と運転員により設定されたト
ロリ目標速度設定値とを入力として、１次振れ変位およ
び１次振れ速度を位相遅れなく検出させ、制御演算部
に、前記トロリの位置，前記トロリの速度および前記ト
ロリ目標速度設定値と、前記１次振れ変位および前記１
次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのためのトロ
リ制御値を演算させ、この演算結果に従ってトロリ駆動
装置を制御させるようにしたものである。
請求項１の発明にかかる吊荷運搬装置は、１次振れ検出
部に、前記吊荷の振れ変位，前記トロリの位置および前
記トロリの速度の各検出値と運転員により設定されたト
ロリ目標速度設定値とを入力として、１次振れ変位およ
び１次振れ速度を位相遅れなく検出させ、制御演算部
に、前記トロリの位置，前記トロリの速度および前記ト
ロリ目標速度設定値と、前記１次振れ変位および前記１
次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのためのトロ
リ制御値を演算させ、この演算結果に従ってトロリ駆動
装置を制御させるようにしたものである。
【００１２】また、請求項２の発明にかかる吊荷運搬装
置は、前記１次振れ検出部に、前記吊荷の振れ変位の検
出信号の中から設定周波数以上の２次振れ変位の信号を
通過させるハイパスフィルタと、該ハイパスフィルタの
出力にもとづき、２次振れ固有振動数の推定計算を実行
するオブザーバと、該オブザーバで推定計算した２次振
れ固有振動数にもとづき、前記振れ変位の検出信号から
２次振れ固有振動数の帯域のみを除去するノッチフィル
タのパラメータを計算するパラメータ計算部とを設け、
前記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１
次振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御
演算部へ入力するようにしたものである。
置は、前記１次振れ検出部に、前記吊荷の振れ変位の検
出信号の中から設定周波数以上の２次振れ変位の信号を
通過させるハイパスフィルタと、該ハイパスフィルタの
出力にもとづき、２次振れ固有振動数の推定計算を実行
するオブザーバと、該オブザーバで推定計算した２次振
れ固有振動数にもとづき、前記振れ変位の検出信号から
２次振れ固有振動数の帯域のみを除去するノッチフィル
タのパラメータを計算するパラメータ計算部とを設け、
前記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１
次振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御
演算部へ入力するようにしたものである。
【００１３】また、請求項３の発明にかかる吊荷運搬装
置は、前記１次振れ検出部に、事前計測によりコイル情
報およびロープ長ごとの２次振れ固有振動数を格納した
数値テーブルと、該数値テーブルから得られた２次振れ
固有振動数にもとづき、前記振れ変位の検出信号から２
次振れ固有振動数の帯域のみを除去するノッチフィルタ
のパラメータを計算するパラメータ計算部とを設け、前
記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１次
振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御演
算部へ入力するようにしたものである。
置は、前記１次振れ検出部に、事前計測によりコイル情
報およびロープ長ごとの２次振れ固有振動数を格納した
数値テーブルと、該数値テーブルから得られた２次振れ
固有振動数にもとづき、前記振れ変位の検出信号から２
次振れ固有振動数の帯域のみを除去するノッチフィルタ
のパラメータを計算するパラメータ計算部とを設け、前
記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１次
振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御演
算部へ入力するようにしたものである。
【００１４】また、請求項４の発明にかかる吊荷運搬装
置は、前記１次振れ検出部に、吊荷の振れに応じた複数
の振れ変位検出信号を入力として得た各出力信号振幅を
比較して、最大振幅となるものの固有振動数を２次振れ
固有振動数として出力する複数のバンドパスフィルタ
と、該バンドパスフィルタから得られた２次振れ固有振
動数にもとづき、前記振れ変位の検出信号から２次振れ
固有振動数の帯域のみを除去するノッチフィルタのパラ
メータを計算するパラメータ計算部とを設け、前記ノッ
チフィルタが出力する１次振れ変位および該１次振れ変
位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御演算部へ
入力するようにしたものである。
置は、前記１次振れ検出部に、吊荷の振れに応じた複数
の振れ変位検出信号を入力として得た各出力信号振幅を
比較して、最大振幅となるものの固有振動数を２次振れ
固有振動数として出力する複数のバンドパスフィルタ
と、該バンドパスフィルタから得られた２次振れ固有振
動数にもとづき、前記振れ変位の検出信号から２次振れ
固有振動数の帯域のみを除去するノッチフィルタのパラ
メータを計算するパラメータ計算部とを設け、前記ノッ
チフィルタが出力する１次振れ変位および該１次振れ変
位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御演算部へ
入力するようにしたものである。
【００１５】また、請求項５の発明にかかる吊荷運搬装
置は、クレーンよりロープを介して吊り下げたコンテナ
を運搬する吊荷運搬装置において、１次振れ検出部に、
前記コンテナの振れ変位，前記クレーンの位置および前
記クレーンの速度の各検出値と運転員により設定された
クレーン目標速度設定値とを入力として、１次振れ変化
および１次振れ速度を位相遅れなく検出させ、制御演算
部に、前記クレーンの位置，前記クレーンの速度および
前記クレーン目標速度設定値と、前記１次振れ変位およ
び前記１次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのた
めのクレーン制御値を演算し、この演算結果に従ってク
レーン駆動装置を制御させるようにしたものである。
置は、クレーンよりロープを介して吊り下げたコンテナ
を運搬する吊荷運搬装置において、１次振れ検出部に、
前記コンテナの振れ変位，前記クレーンの位置および前
記クレーンの速度の各検出値と運転員により設定された
クレーン目標速度設定値とを入力として、１次振れ変化
および１次振れ速度を位相遅れなく検出させ、制御演算
部に、前記クレーンの位置，前記クレーンの速度および
前記クレーン目標速度設定値と、前記１次振れ変位およ
び前記１次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのた
めのクレーン制御値を演算し、この演算結果に従ってク
レーン駆動装置を制御させるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の一形態
を図について説明する。図２はこの発明の吊荷運搬装置
の全体を示す構成図であり、これが図８に示したものと
異なるところは、前記制御装置１１に代えて１次振れ検
出部を有する制御装置１１０を用いた点である。この制
御装置１１０は、図１に示すように、前記１次振れ検出
部２２を有し、これにより、振れ信号中の２次振れ成分
を除去した１次振れの変位と速度を位相遅れなく検出し
て、前記制御演算部２０に入力するものである。なお、
この制御演算部２０では前記同様の演算を行って、トロ
リ駆動力指令信号を算出し、Ｄ／Ａ変換部２１でアナロ
グ信号に変換した後、トロリ駆動装置７にトロリ速度指
令出力として入力し、吊荷Ｋの振れ止めを行う。
を図について説明する。図２はこの発明の吊荷運搬装置
の全体を示す構成図であり、これが図８に示したものと
異なるところは、前記制御装置１１に代えて１次振れ検
出部を有する制御装置１１０を用いた点である。この制
御装置１１０は、図１に示すように、前記１次振れ検出
部２２を有し、これにより、振れ信号中の２次振れ成分
を除去した１次振れの変位と速度を位相遅れなく検出し
て、前記制御演算部２０に入力するものである。なお、
この制御演算部２０では前記同様の演算を行って、トロ
リ駆動力指令信号を算出し、Ｄ／Ａ変換部２１でアナロ
グ信号に変換した後、トロリ駆動装置７にトロリ速度指
令出力として入力し、吊荷Ｋの振れ止めを行う。
【００１７】図３は前記１次振れの変位と速度を検出す
る１次振れ検出部２２の詳細を示すブロック図であり、
２３は所定周波数以上の２次振れ成分を通過させるハイ
パスフィルタ、２４はその２次振れ成分にもとづき２次
振れ固有振動数の推定計算を行うオブザーバ、２５はそ
の２次振れ固有振動数の推定値にもとづいて、前記振れ
変位の検出信号から２次振れ固有振動数の帯域のみを除
去するノッチフィルタ２６のパラメータを計算するパラ
メータ計算部、２７は１次振れ変位を微分して１次振れ
速度を求める微分回路である。
る１次振れ検出部２２の詳細を示すブロック図であり、
２３は所定周波数以上の２次振れ成分を通過させるハイ
パスフィルタ、２４はその２次振れ成分にもとづき２次
振れ固有振動数の推定計算を行うオブザーバ、２５はそ
の２次振れ固有振動数の推定値にもとづいて、前記振れ
変位の検出信号から２次振れ固有振動数の帯域のみを除
去するノッチフィルタ２６のパラメータを計算するパラ
メータ計算部、２７は１次振れ変位を微分して１次振れ
速度を求める微分回路である。
【００１８】かかる１次振れ検出部２２では、Ａ／Ｄ変
換部１７でデジタル変換した振れ変位検出信号を、図４
に示すようなゲイン特性を持つ５次のバタワース型のハ
イパスフィルタ２３に入力し、このハイパスフィルタ２
３で０．５Ｈｚ以上の２次振れ信号を通過させ、０．２
Ｈｚ以下の１次振れは除去する。なお、このハイパスフ
ィルタ２３を通過した２次振れ信号は位相遅れが大き
く、従って、２次振れ相当の変位信号となる。
換部１７でデジタル変換した振れ変位検出信号を、図４
に示すようなゲイン特性を持つ５次のバタワース型のハ
イパスフィルタ２３に入力し、このハイパスフィルタ２
３で０．５Ｈｚ以上の２次振れ信号を通過させ、０．２
Ｈｚ以下の１次振れは除去する。なお、このハイパスフ
ィルタ２３を通過した２次振れ信号は位相遅れが大き
く、従って、２次振れ相当の変位信号となる。
【００１９】続いて、オブザーバ２４では、ハイパスフ
ィルタ２３通過後の２次振れ相当変位に対応する２次振
れ固有振動数の推定計算を行う。前記オブザーバ２４は
図５に示す通りであり、同図において、ベクトルＣおよ
びベクトルＤは定数列ベクトル、ベクトルＫはオブザー
バゲイン、ベクトルＧk およびベクトルＨk は行列であ
る。このオブザーバ２４の動作は次の通りである。ま
ず、前時刻であるｋ−１時刻に推定計算したｋ時刻の状
態推定量ベクトルｘk を、便宜上後述のオブザーバの設
計方法の説明との整合性をとるためベクトルｘk/k-1 と
する。
ィルタ２３通過後の２次振れ相当変位に対応する２次振
れ固有振動数の推定計算を行う。前記オブザーバ２４は
図５に示す通りであり、同図において、ベクトルＣおよ
びベクトルＤは定数列ベクトル、ベクトルＫはオブザー
バゲイン、ベクトルＧk およびベクトルＨk は行列であ
る。このオブザーバ２４の動作は次の通りである。ま
ず、前時刻であるｋ−１時刻に推定計算したｋ時刻の状
態推定量ベクトルｘk を、便宜上後述のオブザーバの設
計方法の説明との整合性をとるためベクトルｘk/k-1 と
する。
【００２０】
【数１】
【００２１】ｘ1,k/k-1 ，ｘ2,k/k-1，ωk/k-1 は各々
ｋ−１時刻に推定したｋ時刻の２次振れ相当の変位，速
度，固有振動数の推定値である。これを使って行列のベ
クトルＧk ，ベクトルＨk の各要素の値を以下の式
（２），（３）より計算する。
ｋ−１時刻に推定したｋ時刻の２次振れ相当の変位，速
度，固有振動数の推定値である。これを使って行列のベ
クトルＧk ，ベクトルＨk の各要素の値を以下の式
（２），（３）より計算する。
【００２２】
【数２】
【００２３】
【数３】
【００２４】 ｇ11＝ｆ11,k/k-1 …(4) ｇ12＝ｆ12,k/k-1 …(5)
【００２５】
【数４】
【００２６】 ｇ21＝ｆ21,k/k-1 …(7) ｇ22＝ｆ22,k/k-1 …(8)
【００２７】
【数５】
【００２８】 ｇ31＝０ …(10) ｇ32＝０ …(11) ｇ33＝０ …(12)
【００２９】
【数６】
【００３０】
【数７】
【００３１】ここで、ｆ11,k/k-1，ｆ12,k/k-1，ｆ
21,k/k-1，ｆ22,k/k-1，は以下に示すｆ 11,k，ｆ12,k，
ｆ21,k，ｆ22,k，のωk にωk/k-1 の値を入れて計算す
るものである。
21,k/k-1，ｆ22,k/k-1，は以下に示すｆ 11,k，ｆ12,k，
ｆ21,k，ｆ22,k，のωk にωk/k-1 の値を入れて計算す
るものである。
【００３２】 ｆ11,k ＝1−(1/2)ωk 2τ2 ＋(1/3) ζωk 3τ3 …(15) ｆ12,k ＝τ−ζωkτ2−(1/6) ωk 2τ3 ＋(2/3) ζ2ωk 3τ3 …(16) ｆ21,k ＝−ωk 2τ＋ζωk 3τ2 ＋(1/6) ωk 4τ3 …(17) ｆ22,k ＝1−2ζωkτ-(1/2)ωk 2τ2＋2ζ2ωk 2τ2＋(2/3)ζωk 3τ3 −(4/3)ζ3ωk 3τ3 …(18)
【００３３】ここで、ζは２次振れ自由減衰率、τはサ
ンプリング周期である。続いて、以下の計算を、式（１
９）から式（２０）にもとづいて行う。
ンプリング周期である。続いて、以下の計算を、式（１
９）から式（２０）にもとづいて行う。
【００３４】
【数８】
【００３５】
【数９】
【００３６】
【数１０】
【００３７】ここで、ベクトルｘk はｋ−１時刻に推定
したｋ時刻の状態の状態推定量であり、各要素は２次振
れ相当の変位，速度および固有振動数の推定量である。
微分値ｘk はハイパスフィルタより得られた２次振れ相
当変位そのものである。ベクトルＣは［１，０，０］の
定数列ベクトル、Ｄは［０，０，１］の定数列ベクトル
である。ベクトルＫは状態推定が安定かつ速やかに収束
するように設定した定数行列であるオブザーバゲインで
ある。こうして得られた２次振れ相当変位の固有振動数
推定値ωk は、ハイパスフィルタ２３によって位相はず
れるものの固有振動数は変わらないため、すなわち、２
次振れ固有振動数を推定したことになる。
したｋ時刻の状態の状態推定量であり、各要素は２次振
れ相当の変位，速度および固有振動数の推定量である。
微分値ｘk はハイパスフィルタより得られた２次振れ相
当変位そのものである。ベクトルＣは［１，０，０］の
定数列ベクトル、Ｄは［０，０，１］の定数列ベクトル
である。ベクトルＫは状態推定が安定かつ速やかに収束
するように設定した定数行列であるオブザーバゲインで
ある。こうして得られた２次振れ相当変位の固有振動数
推定値ωk は、ハイパスフィルタ２３によって位相はず
れるものの固有振動数は変わらないため、すなわち、２
次振れ固有振動数を推定したことになる。
【００３８】次に、２次振れ固有振動数推定値ωk を使
って、振れ変位検出信号１３から２次振れ固有振動数の
帯域のみを除去するノッチフィルタのパラメータを以下
の式（２３）から式（２８）にもとづいて計算する。 ｄ2 ＝｛(2/τ)2 ＋2ξωk (2/τ)＋ωk 2｝ …(22) ｎ2 ＝｛(2/τ)2 ＋ωk 2｝/ｄ2 …(23) ｎ1 ＝｛−2(2/τ)2 ＋2ωk 2｝/ｄ2 …(24) ｎ0 ＝｛(2/τ)2 ＋ωk 2｝/ｄ2 …(25) ｄ1 ＝｛−2(2/τ)2 ＋2ωk 2｝/ｄ2 …(26) ｄ0 ＝｛(2/τ)2 −2ξωk (2/τ)＋ωk 2｝/ｄ2 …(27) ここでτは制御演算周期、ξは調整パラメータで、例え
ば定数値０．２である。
って、振れ変位検出信号１３から２次振れ固有振動数の
帯域のみを除去するノッチフィルタのパラメータを以下
の式（２３）から式（２８）にもとづいて計算する。 ｄ2 ＝｛(2/τ)2 ＋2ξωk (2/τ)＋ωk 2｝ …(22) ｎ2 ＝｛(2/τ)2 ＋ωk 2｝/ｄ2 …(23) ｎ1 ＝｛−2(2/τ)2 ＋2ωk 2｝/ｄ2 …(24) ｎ0 ＝｛(2/τ)2 ＋ωk 2｝/ｄ2 …(25) ｄ1 ＝｛−2(2/τ)2 ＋2ωk 2｝/ｄ2 …(26) ｄ0 ＝｛(2/τ)2 −2ξωk (2/τ)＋ωk 2｝/ｄ2 …(27) ここでτは制御演算周期、ξは調整パラメータで、例え
ば定数値０．２である。
【００３９】そして前記パラメータを使って、式（２
８）のノッチフィルタの演算を行う。 ｙk ＝ｎ2ｕk＋ｎ1ｕk-1＋ｎ0ｕk-2−ｄ1ｙk-1−ｄ2ｙk-2 …(28) ここでｕk がノッチフィルタ処理前、すなわち振れ変位
検出信号１３で、ｙk がノッチフィルタ後、すなわち２
次振れ成分を除去したことによる１次振れ変位である。
なお、式（２８）で表したノッチフィルタは、例えば２
次振れ固有振動数ωk が０．７×２π（ｒａｄ／ｓ）で
あった場合は、図６に示す周波数特性を有する。すなわ
ち、０．７Ｈｚの振動成分に対しては振幅を１％以下に
低減し、０．２Ｈｚの１次振れ成分に対しては、図６
（ａ）に示すように振幅低減なく、かつ図６（ｂ）に示
すように位相遅れなく通過させることを示している。そ
して最後に抽出した１次振れ変位に対して微分演算を行
い１次振れ速度を算出する。
８）のノッチフィルタの演算を行う。 ｙk ＝ｎ2ｕk＋ｎ1ｕk-1＋ｎ0ｕk-2−ｄ1ｙk-1−ｄ2ｙk-2 …(28) ここでｕk がノッチフィルタ処理前、すなわち振れ変位
検出信号１３で、ｙk がノッチフィルタ後、すなわち２
次振れ成分を除去したことによる１次振れ変位である。
なお、式（２８）で表したノッチフィルタは、例えば２
次振れ固有振動数ωk が０．７×２π（ｒａｄ／ｓ）で
あった場合は、図６に示す周波数特性を有する。すなわ
ち、０．７Ｈｚの振動成分に対しては振幅を１％以下に
低減し、０．２Ｈｚの１次振れ成分に対しては、図６
（ａ）に示すように振幅低減なく、かつ図６（ｂ）に示
すように位相遅れなく通過させることを示している。そ
して最後に抽出した１次振れ変位に対して微分演算を行
い１次振れ速度を算出する。
【００４０】次に、前記したオブザーバ２４の設計方法
を説明する。ここでの説明はオブザーバ２４を事前に机
上設計する際の方法についての説明であり、本発明の１
次振れ検出部２２でリアルタイムに演算させる前記式
（２）から式（２１）の導出方法を示すものである。ま
ず、２次振れのダイナミクスは、式（２９）から式（３
１）に示す通りである。
を説明する。ここでの説明はオブザーバ２４を事前に机
上設計する際の方法についての説明であり、本発明の１
次振れ検出部２２でリアルタイムに演算させる前記式
（２）から式（２１）の導出方法を示すものである。ま
ず、２次振れのダイナミクスは、式（２９）から式（３
１）に示す通りである。
【００４１】
【数１１】
【００４２】
【数１２】
【００４３】
【数１３】
【００４４】ここでｘは２次振れ相当変位、微分値ｘは
２次振れ相当速度、ωは２次振れ固有振動数、ζは２次
振れ自由減衰率である。ここでｘ，微分値ｘを２次振れ
相当と書いたのは振れ検出信号をハイパスフィルタ２３
に通して２次振れ成分を抽出した結果、位相が実際の２
次振れよりも大きく遅れているためである。離散系表現
すると、式（３２）から式（３６）に示すようになる。
ここで、ｆ11,k，ｆ12 ,k，ｆ21,k，ｆ11,kは式（１５）
から式（１８）に示す通りである。
２次振れ相当速度、ωは２次振れ固有振動数、ζは２次
振れ自由減衰率である。ここでｘ，微分値ｘを２次振れ
相当と書いたのは振れ検出信号をハイパスフィルタ２３
に通して２次振れ成分を抽出した結果、位相が実際の２
次振れよりも大きく遅れているためである。離散系表現
すると、式（３２）から式（３６）に示すようになる。
ここで、ｆ11,k，ｆ12 ,k，ｆ21,k，ｆ11,kは式（１５）
から式（１８）に示す通りである。
【００４５】
【数１４】
【００４６】
【数１５】
【００４７】
【数１６】
【００４８】 ｘ1,k ＝ｘK …(35)
【００４９】
【数１７】
【００５０】なお、２次振れ固有振動数ωk は、ロープ
長，搬送コンテナ有無，コンテナ寸法および重量によっ
て変化するため、式（３２）から式（３６）は時変つま
り非線形の状態方程式である。添字のｋはｋ時刻での数
値または変数であることを示す。τはサンプリング周期
である。この状態方程式のもと観測される２次振れ相当
変位微分値ｘk を使って、２次振れ固有振動数ωk を推
定する問題を考える。まず、ωk を状態変数化し状態方
程式の線形化を行う。式（３２）から式（３６）に対し
て１次オーダまでのＴａｙｌｏｒ展開を行うと、式（３
７）および式（３８）になる。
長，搬送コンテナ有無，コンテナ寸法および重量によっ
て変化するため、式（３２）から式（３６）は時変つま
り非線形の状態方程式である。添字のｋはｋ時刻での数
値または変数であることを示す。τはサンプリング周期
である。この状態方程式のもと観測される２次振れ相当
変位微分値ｘk を使って、２次振れ固有振動数ωk を推
定する問題を考える。まず、ωk を状態変数化し状態方
程式の線形化を行う。式（３２）から式（３６）に対し
て１次オーダまでのＴａｙｌｏｒ展開を行うと、式（３
７）および式（３８）になる。
【００５１】
【数１８】
【００５２】
【数１９】
【００５３】ここで、添字のｋ／ｋ−１とはｋ−１時刻
に推定した次時刻ｋの状態推定値のことである。従って
式（３７），式（３８）の右辺は、１項目のｘ1,k 、２
項目のｘ2,k ，３項目のω2 のみが変数であり、他は定
数である。状態方程式の形で表現すると、式（３９）か
ら式（４２）のようになる。
に推定した次時刻ｋの状態推定値のことである。従って
式（３７），式（３８）の右辺は、１項目のｘ1,k 、２
項目のｘ2,k ，３項目のω2 のみが変数であり、他は定
数である。状態方程式の形で表現すると、式（３９）か
ら式（４２）のようになる。
【００５４】
【数２０】
【００５５】
【数２１】
【００５６】
【数２２】
【００５７】
【数２３】
【００５８】また、観測量は２次振れ相当変位ｘ1,k で
あるから、観測方程式は式（４３）になる。
あるから、観測方程式は式（４３）になる。
【００５９】
【数２４】
【００６０】つまり、新たにω2 を状態変数として追加
し、状態量を拡張した線形の状態方程式および観測方程
式が導出できたことになる。こうして、２次振れ固有振
動数ω2 の推定は、状態方程式および観測方程式が式
（３９）から式（４３）で与えられる線形的システムの
状態推定問題に帰着できる。システムが線形であるか
ら、状態推定にオブザーバ２４が適用できる。このオブ
ザーバ２４の演算式を書き表わすと式（４４）から式
（４６）のようになる。
し、状態量を拡張した線形の状態方程式および観測方程
式が導出できたことになる。こうして、２次振れ固有振
動数ω2 の推定は、状態方程式および観測方程式が式
（３９）から式（４３）で与えられる線形的システムの
状態推定問題に帰着できる。システムが線形であるか
ら、状態推定にオブザーバ２４が適用できる。このオブ
ザーバ２４の演算式を書き表わすと式（４４）から式
（４６）のようになる。
【００６１】
【数２５】
【００６２】
【数２６】
【００６３】
【数２７】
【００６４】以上がオブザーバである式（２）から式
（２２）の導出過程を示す理論説明である。このよう
に、この発明では、図７（ａ）に示すような１次振れお
よび２次振れを含む振れ変位検出信号から、１次振れ検
出部２２によって図７（ｂ）に示すような１次振れ変位
が検出され、１次振れ検出開始時の最初の数秒間を除い
ては、２次振れ成分はほぼ完全に除去できており、しか
も位相遅れも図７（ｃ）に示すよう生じていない。これ
により、振れ止めを開始した１０秒地点より、１次振れ
は速やかに収束している。この結果、振れ止め時間が短
くなり、荷役時間を短縮することができる。
（２２）の導出過程を示す理論説明である。このよう
に、この発明では、図７（ａ）に示すような１次振れお
よび２次振れを含む振れ変位検出信号から、１次振れ検
出部２２によって図７（ｂ）に示すような１次振れ変位
が検出され、１次振れ検出開始時の最初の数秒間を除い
ては、２次振れ成分はほぼ完全に除去できており、しか
も位相遅れも図７（ｃ）に示すよう生じていない。これ
により、振れ止めを開始した１０秒地点より、１次振れ
は速やかに収束している。この結果、振れ止め時間が短
くなり、荷役時間を短縮することができる。
【００６５】なお、前記実施の形態では、１次振れ検出
における２次振れ固有振動数の推定に、オブザーバ２４
を用いた場合を説明したが、事前計測によりコイル情報
（重量と寸法）とロープ長ごとに数値テーブル化した２
次振れ振動数を用いることもできる。これにより振れ止
め制御を行う際は、上位計算機からコイル情報を受信
し、またロープ長は巻取りロールのエンコーダで検出
し、これらを用いて数値テーブルから所定の２次振れ振
動数を読み取り、これをパラメータ計算部２５へ入力す
ることで、前記同様に、ノッチフィルタ２６を介して１
次振れ変位および１次振れ速度を出力できる。
における２次振れ固有振動数の推定に、オブザーバ２４
を用いた場合を説明したが、事前計測によりコイル情報
（重量と寸法）とロープ長ごとに数値テーブル化した２
次振れ振動数を用いることもできる。これにより振れ止
め制御を行う際は、上位計算機からコイル情報を受信
し、またロープ長は巻取りロールのエンコーダで検出
し、これらを用いて数値テーブルから所定の２次振れ振
動数を読み取り、これをパラメータ計算部２５へ入力す
ることで、前記同様に、ノッチフィルタ２６を介して１
次振れ変位および１次振れ速度を出力できる。
【００６６】また、オブザーバ２４の代わりに、コンテ
ナクレーンの吊荷の振れ検出信号からのロッキング振動
成分除去を対象とした特願平９−６２２９１号の技術を
利用して、２次振れ振動数変化範囲に多数のバンドパス
フィルタを設けて、これに振れ検出信号を通して得た各
出力信号振幅を見比べて、最大振幅が得られるバンドパ
スフィルタの固有振動数を２次振れ振動数とすることも
できる。
ナクレーンの吊荷の振れ検出信号からのロッキング振動
成分除去を対象とした特願平９−６２２９１号の技術を
利用して、２次振れ振動数変化範囲に多数のバンドパス
フィルタを設けて、これに振れ検出信号を通して得た各
出力信号振幅を見比べて、最大振幅が得られるバンドパ
スフィルタの固有振動数を２次振れ振動数とすることも
できる。
【００６７】さらに、前記実施の形態では天井クレーン
の吊荷Ｋの２次振れを除去することにより、１次振れの
振れ止めを行う場合を示したが、コンテナクレーンの吊
荷であるコンテナの振れ検出信号に加わる高周波のロッ
キング振動成分を除去して振れ止めを行う場合にも全く
同様に適用できる。
の吊荷Ｋの２次振れを除去することにより、１次振れの
振れ止めを行う場合を示したが、コンテナクレーンの吊
荷であるコンテナの振れ検出信号に加わる高周波のロッ
キング振動成分を除去して振れ止めを行う場合にも全く
同様に適用できる。
【００６８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、１次
振れ検出部に、前記吊荷の振れ変位，前記トロリの位置
および前記トロリの速度の各検出値と運転員により設定
されたトロリ目標速度設定値とを入力として、１次振れ
変位および１次振れ速度を位相遅れなく検出させ、制御
演算部に、前記トロリの位置，前記トロリの速度および
前記トロリ目標設定値と、前記１次振れ変位および前記
１次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのためのト
ロリ制御値を演算させ、この演算結果に従ってトロリ駆
動装置を制御させるように構成したので、１次振れを速
やかに収束でき、これによりトロリやクレーンに吊持し
た吊荷の振れ止め時間を短く抑えることができ、その結
果として、荷役作業能率の向上を図ることができるとい
う効果が得られる。
振れ検出部に、前記吊荷の振れ変位，前記トロリの位置
および前記トロリの速度の各検出値と運転員により設定
されたトロリ目標速度設定値とを入力として、１次振れ
変位および１次振れ速度を位相遅れなく検出させ、制御
演算部に、前記トロリの位置，前記トロリの速度および
前記トロリ目標設定値と、前記１次振れ変位および前記
１次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのためのト
ロリ制御値を演算させ、この演算結果に従ってトロリ駆
動装置を制御させるように構成したので、１次振れを速
やかに収束でき、これによりトロリやクレーンに吊持し
た吊荷の振れ止め時間を短く抑えることができ、その結
果として、荷役作業能率の向上を図ることができるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の一形態による吊荷運搬装置
の制御装置を示すブロック図である。
の制御装置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の一形態による吊荷運搬装置
の全体を示す構成図である。
の全体を示す構成図である。
【図３】 図１における１次振れ検出部の詳細を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】 図３におけるハイパスフィルタの周波数特性
図である。
図である。
【図５】 図３におけるオブザーバの詳細を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】 図３におけるノッチフィルタの周波数特性を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図７】 図３のブロック各部における振れ信号の変位
特性を示す特性図である。
特性を示す特性図である。
【図８】 従来の吊荷運搬装置を示す構成図である。
【図９】 図８における制御装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図１０】 図９のブロック各部における振れ信号の変
位特性を示す特性図である。
位特性を示す特性図である。
Ｋ 吊荷 １ レール ２ トロリ ３ ロープ ７ トロリ駆動装置 ２０ 制御演算部 ２２ １次振れ検出部 ２３ ハイパスフィルタ ２４ オブザーバ ２５ パラメータ計算部 ２６ ノッチフィルタ
Claims (5)
- 【請求項１】 ２重剛体振子モードの吊荷を、レール上
を移動するトロリから吊り降したロープに吊持しながら
運搬する吊荷運搬装置において、 前記吊荷の振れ変位，前記トロリの位置および前記トロ
リの速度の各検出値と運転員により設定されたトロリ目
標速度設定値とを入力として、１次振れ変位および１次
振れ速度を位相遅れなく検出する１次振れ検出部と、 前記トロリの位置，前記トロリの速度および前記トロリ
目標速度設定値と、前記１次振れ変位および前記１次振
れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのためのトロリ制
御値を演算し、この演算結果に従ってトロリ駆動装置を
制御する制御演算部とを備えたことを特徴とする吊荷運
搬装置。 - 【請求項２】 前記１次振れ検出部は、 前記吊荷の振れ変位の検出信号の中から設定周波数以上
の２次振れ変位の信号を通過させるハイパスフィルタ
と、 該ハイパスフィルタの出力にもとづき、２次振れ固有振
動数の推定計算を実行するオブザーバと、 該オブザーバで推定計算した２次振れ固有振動数にもと
づき、前記振れ変位の検出信号から２次振れ固有振動数
の帯域のみを除去するノッチフィルタのパラメータを計
算するパラメータ計算部とを備え、 前記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１
次振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御
演算部へ入力するようにしたことを特徴とする請求項１
に記載の吊荷運搬装置。 - 【請求項３】 前記１次振れ検出部は、事前計測により
コイル情報およびロープ長ごとの２次振れ固有振動数を
格納した数値テーブルと、 該数値テーブルから得られた２次振れ固有振動数にもと
づき、前記振れ変位の検出信号から２次振れ固有振動数
の帯域のみを除去するノッチフィルタのパラメータを計
算するパラメータ計算部とを備え、 前記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１
次振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御
演算部へ入力するようにしたことを特徴とする請求項１
に記載の吊荷運搬装置。 - 【請求項４】 前記１次振れ検出部は、吊荷の振れに応
じた複数の振れ変位検出信号を入力として得た各出力信
号振幅を比較して、最大振幅となるものの固有振動数を
２次振れ固有振動数として出力とする複数のバンドパス
フィルタと、 該バンドパスフィルタから得られた２次振れ固有振動数
にもとづき、前記振れ変位の検出信号から２次振れ固有
振動数の帯域のみを除去するノッチフィルタのパラメー
タを計算するパラメータ計算部とを備え、 前記ノッチフィルタが出力する１次振れ変位および該１
次振れ変位を微分して得られる１次振れ速度を前記制御
演算部へ入力するようにしたことを特徴とする請求項１
に記載の吊荷運搬装置。 - 【請求項５】 クレーンよりロープを介して吊り下げた
コンテナを運搬する吊荷運搬装置において 前記コンテナの振れ変位，前記クレーンの位置および前
記クレーンの速度の各検出値と運転員により設定された
クレーン目標速度設定値とを入力として、１次振れ変化
および１次振れ速度を位相遅れなく検出する１次振れ検
出部と、 前記クレーンの位置，前記クレーンの速度および前記ク
レーン目標速度設定値と、前記１次振れ変位および前記
１次振れ速度とにもとづいて、前記振れ止めのためのク
レーン制御値を演算し、この演算結果に従ってクレーン
駆動装置を制御する制御演算部とを備えたことを特徴と
する吊荷運搬装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3773898A JPH11236185A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 吊荷運搬装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3773898A JPH11236185A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 吊荷運搬装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11236185A true JPH11236185A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12505840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3773898A Withdrawn JPH11236185A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 吊荷運搬装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11236185A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016120996A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | Ｉｈｉ運搬機械株式会社 | トロリ式クレーンの振れ止め制御方法及び装置 |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP3773898A patent/JPH11236185A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016120996A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | Ｉｈｉ運搬機械株式会社 | トロリ式クレーンの振れ止め制御方法及び装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |