KR19980042223A - Suspension Load Stabilizer - Google Patents
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Abstract
트롤리(12)는 로프(13)에 의하여 하중(14)을 매달고 있는 동안에 레일(11)을 따라서 이동된다. 트롤리(12)는 트롤리위치(x1)를 검출하기 위한 트롤리 변위 검출기(21), 트롤리속도(x2)를 검출하기 위한 트롤리 속도검출기(22), 및 현수하중(14)의 스윙변위(x3) 및 스윙속도(x4)를 검출하기 위한 스윙 움직임검출기(23)를 가진다. 제어장치(26)는 검출된 값(x1, x2, x3, x4)에 기초하여 속도명령(u)을 야기시킨다. 속도명령(u)에 응하여 트롤리 구동장치(15)는 트롤리(12)를 주행시키도록 구동된다. 트롤리가 제어장치(26)의 제어에 의하여 목표위치로 이동될 때, 트롤리가 설정속도를 따르고 있는 동안 현수하중을 안정시키기 위한 제어는 제어의 전반부에서 수행된다. 트롤리(12)가 목표위치에 접근됨에 따라 트롤리를 위치결정시키고 현수하중을 안정시키기 위한 제어는 수행된다. 따라서, 현수하중의 스윙은 목표위치에서 뿐만아니라 트롤리의 이동시에도 줄어들게 된다.The trolley 12 is moved along the rail 11 while hanging the load 14 by the rope 13. The trolley 12 includes a trolley displacement detector 21 for detecting the trolley position x1, a trolley speed detector 22 for detecting the trolley speed x2, and a swing displacement x3 of the suspension load 14 and It has a swing motion detector 23 for detecting the swing speed x4. The controller 26 causes the speed command u based on the detected values x1, x2, x3, x4. In response to the speed command u, the trolley driving device 15 is driven to drive the trolley 12. When the trolley is moved to the target position by the control of the control device 26, control for stabilizing the suspension load while the trolley follows the set speed is performed in the first half of the control. As the trolley 12 approaches the target position, control is performed to position the trolley and to stabilize the suspension load. Thus, the swing of the suspension load is reduced not only at the target position but also when the trolley is moved.
Description
본 발명은 크레인에서 현수하중의 안정(즉, 스윙멈춤)을 위한 제어를 수행하는 현수하중 안정제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a suspension load stability control device that performs control for the suspension load suspension stability (ie, swing stoppage) in a crane.
종래기술의 현수하중 안정제어장치는 전체 구조를 도시하는 도 5, 제어장치의 블록선도인 도 6, 및 제어특성을 도시하는 도 7을 참조하여 설명된다.The suspension load stable control device of the prior art is described with reference to Fig. 5 showing the overall structure, Fig. 6 as a block diagram of the control device, and Fig. 7 showing the control characteristics.
도 5에 도시된 바와같이 트롤리(012)는 트롤리 구동장치(015)의 구동동작에 의하여 레일(011)상에서 이동된다. 트롤리(011)로부터 로프(013)가 매달리고, 트롤리(011)는 로프(013)의 단부에 현수하중(014)을 부착시킴으로써 현수하중(014)을 운반시킨다.As shown in FIG. 5, the trolley 012 is moved on the rail 01 by the driving operation of the trolley driving device 015. The rope 013 is suspended from the trolley 011, and the trolley 011 carries the suspension load 014 by attaching the suspension load 014 to the end of the rope 013.
트롤리(012)는 트롤리 위치(x1)를 검출하는 트롤리변위 검출기(021), 트롤리속도(x2)를 검출하는 트롤리 속도검출기(022), 및 스윙변위(x3)와 스윙속도(x4)를 검출하는 스윙움직임 검출기(023)를 구비한다.The trolley 012 includes a trolley displacement detector 021 for detecting the trolley position x1, a trolley speed detector 022 for detecting the trolley speed x2, and a swing displacement x3 and a swing speed x4. A swing movement detector (023) is provided.
스윙 움직임 검출기(023)는 수직 아래쪽으로 트롤리(012)상에 장착되는 카메라에 의하여 현수하중(014)에 부착되는 마커를 촬영하여 촬영된 화상을 처리하고, 이에따라 스윙변위(x3) 및 스윙속도(x4)을 검출하는 타입의 검출기이다.The swing motion detector 023 processes a photographed image by photographing a marker attached to the suspension load 014 by a camera mounted on the trolley 012 vertically downward, and accordingly, swing displacement x3 and swing speed ( It is a detector of the type which detects x4).
검출된 트롤리위치(x1), 트롤리속도(x2), 스윙변위(x3) 및 스윙속도(x4)는 제어장치(026)로 보내진다. 제어장치(026)는 붙박이 최적제어부(032)(도 6참조)에 의하여 위치결정 최적제어연산(이하 설명됨)을 수행하며, 속도명령(u)을 야기한다. 이러한 속도명령(u)하에서, 트롤리 구동장치(015)는 트롤리(012)를 이동시키도록 구동된다.The detected trolley position x1, trolley speed x2, swing displacement x3 and swing speed x4 are sent to the control device 026. The control device 026 performs the positioning optimum control operation (described below) by the built-in optimum control section 032 (see Fig. 6), and causes a speed command u. Under this speed command u, the trolley drive 015 is driven to move the trolley 012.
그러한 크레인에서 자동주행이 수행될 때, 지시된 목표위치에 정확하게 현수하중(014)을 위치시키기 위한 제어를 구체화시킬 필요가 있다.When automatic driving is performed in such a crane, it is necessary to specify the control for positioning the suspension load 014 accurately at the indicated target position.
크레인은 보기-진자 시스템과 같은 모델일수 있으며, 그러한 모델로 현수하중의 위치결정이 최적 레귤레이터에 의한 피드백 제어에 따라서 트롤리를 구동시킴으로써 인식될수 있다는 것이 공지된다.The crane can be a model such as a bogie-pendulum system, and it is known that such positioning of the suspension load can be recognized by driving the trolley in accordance with feedback control by an optimum regulator.
도 6 및 도 7을 참조하여 크레인의 최적제어 방법이 개시된다. 이러한 제어는 다음의 제어규칙(수학식 1)에 따라 작동량(본 실시예에서 트롤리에 대한 속도명령(u))을 계산하는 제어장치(026)의 최적제어부(최적 레귤레이터)(032)에 의하여 수행된다.An optimal control method of a crane is disclosed with reference to FIGS. 6 and 7. This control is performed by an optimum control unit (optimum regulator) 032 of the control device 026 which calculates the operating amount (speed command u for the trolley in this embodiment) according to the following control rule (Equation 1). Is performed.
여기에서, x는 이하 설명될 상태량 벡터를 나타내며, 상태량 벡터의 각각의 요소는 좌에서 우의 순서대로, 트롤리위치(x1), 트롤리속도(x2), 현수하중의 스윙변위(x3) 및 스윙속도(x4)이다.Here, x represents a state quantity vector to be described below, and each element of the state quantity vector is in the order from left to right, the trolley position (x1), the trolley speed (x2), the swing displacement (x3) of the suspension load and the swing speed ( x4).
즉, x는 다음 수학식 2로 표시된다.That is, x is represented by the following equation (2).
나아가서, K는 수학식 3에 표시된 4열의 이득 벡터를 나타낸다.Furthermore, K represents the gain vector of four columns shown in (3).
상기 이득벡터(K)는 다음의 과정에 의하여 결정되는 최적 이득이다.The gain vector K is an optimum gain determined by the following procedure.
(a) 도 5에 도시된 트롤리-진자 시스템 이동모델에 대하여 공식화되는 이동방정식으로부터, 상태방정식(수학식 4)이 도출된다. 이러한 상태방정식은 스프링-매스 시스템으로서 현수하중(014)의 진동을 표현하는 선형미분 방정식이다. 유도방법을 포함해서, 상태방정식에 대한 설명은 생략된다.(a) From the moving equations formulated for the trolley-pendulum system moving model shown in Fig. 5, the state equation (Equation 4) is derived. This state equation is a linear differential equation representing the vibration of the suspension load 014 as a spring-mass system. The description of the state equation, including the derivation method, is omitted.
여기에서, u와 x는 각각 상기 작동량과 상태량 벡터를 나타내며, A는 4행 4열의 변환 매트릭스를 나타내고, B는 4행 1열의 드라이브 매트릭스를 나타낸다.Here, u and x represent the operating amount and the state quantity vector, respectively, A represents a conversion matrix of four rows and four columns, and B represents a drive matrix of four rows and one column.
(b) 상기 상태방정식(수학식 4)에 대하여, 다음의 수학식 5의 평가함수(J)를 최소화하는 수학식 6의 최적 이득(K)이 획득된다.(b) With respect to the state equation (Equation 4), an optimum gain K of Equation 6 is obtained to minimize the evaluation function J of Equation 5 below.
여기에서, Q 는 4행 4열의 웨이팅 매트릭스이며, r은 웨이팅 계수를 나타낸다.Here, Q is a weighting matrix of four rows and four columns, and r represents the weighting coefficient.
평가함수(J)를 최소화시킴에 의하여, 최적이득(K)은 가장 작은 가능 작동량(속도 명령)(u)으로써 상태량의 모든 요소를 0으로 빠르게 감소시킨다는 것이 발견된다. 상기 설명된 연산에 의하여 획득되는 최적이득(K)에 기초하여, 제어연산장치(026)는 검출기(021, 022, 023)에 의한 이동상태량의 곱과 최적이득(K)의 합에 의하여 최적작동량을 결정한다. 제어연산장치(026)는 트롤리구동장치(015)에 대한 제어명령신호(속도명령(u))로서 최적작동량을 산출한다. 신호에 따라 이러한 장치를 구동시킴으로써, 최적 제어는 수행된다.By minimizing the evaluation function J, it is found that the optimum gain K quickly reduces all elements of the state quantity to zero with the smallest possible operating amount (speed command) u. Based on the optimum gain K obtained by the above described operation, the control operation device 026 operates optimally by the product of the moving state quantities by the detectors 021, 022, 023 and the sum of the optimum gain K. Determine the amount. The control computing device 026 calculates an optimum operation amount as a control command signal (speed command u) for the trolley drive device 015. By driving such a device in accordance with the signal, optimum control is performed.
이때에 트롤리(012)상의 위치신호인풋(트롤리위치(x1))은 트롤리목표위치(pset)에 대한 위치와 같은 피드백으로 주어지며, 이에따라 트롤리(012)는 목표위치에 위치결정될 수 있다. 동시에 현수하중(014)은 안정될수 있다. 따라서, 현수하중(014)은 주어진 목표위치로 옮겨질수 있다.At this time, the position signal input (trolley position x1) on the trolley 012 is given by the same feedback as the position with respect to the trolley target position pset, whereby the trolley 012 can be positioned at the target position. At the same time, the suspension load 014 can be stabilized. Thus, the suspension load 014 can be moved to a given target position.
그러한 제어가 최적 레귤레이터에 의하여 수행될 때, 트롤리는 목표위치가 변경되는 상태에서 정지상태로부터 이동된다. 이러한 경우에 제어의 초기상태에서, 트롤리 위치는 목표위치로부터 떨어지게 된다. 그러므로 상태량과 같은 트롤리의 상대위치(x1)는 또 다른 상태량과 비교하여 큰 값을 취한다. 작동량으로서의 속도명령(u)은 또한 제어시작직후 큰 값을 또한 취한다. 제어시작직후의 속도명령(u)은 도 7에서 점선으로 도시된다(시간 0으로부터 T2까지).When such control is performed by the optimum regulator, the trolley is moved from the stationary state with the target position changed. In this case, in the initial state of control, the trolley position is moved away from the target position. Therefore, the relative position x1 of the trolley as the state quantity takes a large value in comparison with another state quantity. The speed command u as the actuation amount also takes a large value immediately after the start of control. The speed command u immediately after the start of control is shown by the dotted line in Fig. 7 (from time 0 to T2).
한편, 초기상태에서의 트롤리는 속도가 0이다. 실제 크레인에서 트롤리의 가속도 및 속도는 또한 제한된다. 이것은 제어의 초기상태에서 최대가속시의 가속도(시간 0으로부터 T1까지) 및 최대속도에서의 이동(시간 T1으로부터 T2 까지)을 필요로 한다. 이러한 경우에 트롤리속도(x2)는 도 7에 실선으로 표시된다.On the other hand, the trolley in the initial state has a speed of zero. In real cranes the acceleration and speed of the trolley are also limited. This requires acceleration at maximum acceleration (time 0 to T1) and movement at maximum speed (time T1 to T2) in the initial state of control. In this case the trolley speed x2 is indicated by the solid line in FIG.
트롤리속도의 이러한 상태는 트롤리가 목표위치에 정확하게 도달되는 데에는 효과적이지만, 현수하중의 스윙상태에 피드백이 작용되지 않은 상태이다. 결과적으로 트롤리가 가속됨으로써 발생된 스윙이 계속되는 동안 목표 위치에 접근된다.This state of trolley speed is effective for the trolley to reach the target position accurately, but no feedback is applied to the swing state of the suspension load. As a result, the target position is approached while the swing generated by acceleration of the trolley continues.
이것은 트롤리의 이동시 안전성을 악화시킬 뿐만아니라 위치결정을 위한 고정시간을 더 걸리게 하며, 이에따라 취급효율을 저하시키는 중대한 문제점을 가지게 한다.This not only deteriorates safety when the trolley moves, but also takes a longer fixing time for positioning, and therefore has a serious problem of lowering handling efficiency.
본발명은 이러한 환경하에서 성취된다. 본발명의 목적은 종래기술의 최적제어에 더하여, 트롤리가 소정의 속도명령을 따르고 있는 동안에도 안정제어를 수행하기 위한 최적제어를 실행하는, 또한 주행상태에 따라 이들 2가지 제어방법 사이에서 전환되기 위한 전환장치를 가지는 현수하중 안정제어장치를 제공하는 것이다.The present invention is accomplished under such circumstances. The object of the present invention, in addition to the optimum control of the prior art, is to switch between these two control methods depending on the driving condition, which executes the optimum control for performing the stable control while the trolley follows the predetermined speed command. It is to provide a suspension load stability control device having a switching device for.
상기 문제점의 해결책인 본발명의 현수하중안정 제어장치는,Suspension load stability control device of the present invention that is the solution of the above problems,
로프부재에 의하여 하중을 매달고 있는 크레인에서 트롤리의 이동상태량을 검출하기 위한 트롤리 이동상태량 검출기;A trolley moving state amount detector for detecting a moving state amount of the trolley in a crane suspended by a rope member;
트롤리에 의하여 매달린 하중의 이동상태량을 검출하기 위한 현수하중 이동상태량 검출기; 및A suspension load moving state amount detector for detecting a moving state amount of the load suspended by the trolley; And
각각의 검출기로부터 도입되는 검출신호에 기초하여 현수하중의 안정제어를 수행하기 위한 제어장치;를 포함하며,And a control device for performing stable control of the suspension load based on the detection signal introduced from each detector,
이 제어장치는,This control device,
일정한 설정속도를 따라 조절되는 최적이득에 기초하여 최적작동량으로 트롤리를 구동시키며 이에따라 안정제어를 수행하기 위한 속도추종 최적제어부;A speed tracking optimum control unit for driving the trolley at an optimum operating amount based on an optimum gain adjusted according to a predetermined set speed and performing stable control accordingly;
일정한 목표위치에 트롤리를 위치시키기 위해서 조절되는 최적 이득에 기초하여 최적작동량으로 트롤리를 구동시키며 이에따라 안정제어를 수행하기 위한 위치결정 최적제어부; 및A positioning optimum controller for driving the trolley at an optimum operating amount based on the optimum gain adjusted to position the trolley at a predetermined target position and thereby performing stability control; And
트롤리를 구동시키기 위해서, 트롤리의 주행상태량에 기초하여 속도추종 최적제어부 또는 위치결정 최적제어부를 선택하기 위한 주행상태 제어선택부;를 포함한다.And a driving state control selecting unit for selecting a speed following optimum controller or a positioning optimum controller based on the driving state amount of the trolley to drive the trolley.
트롤리 이동 상태량 검출기는 트롤리 위치를 검출하기 위한 트롤리 변위 검출기 및 트롤리 속도를 검출하기 위한 트롤리속도 검출기를 포함한다.The trolley moving state quantity detector includes a trolley displacement detector for detecting trolley position and a trolley speed detector for detecting trolley speed.
현수하중 이동상태량 검출기는 현수하중의 스윙변위 및 스윙속도를 검출하기 위한 스윙이동 검출기이다.The suspension load moving state amount detector is a swing movement detector for detecting the swing displacement and the swing speed of the suspension load.
주행상태 제어선택부는 다음과 같이 구조될수 있다. 목표위치에 대한 트롤리의 상대위치가 설정값보다 클 때, 주행상태 제어선택부는 트롤리를 구동시키기 위해서 속도 추종 최적제어부를 선택한다. 한편, 목표위치에 대한 트롤리의 상대위치가 설정값보다 작을 때, 주행상태 제어선택부는 트롤리를 구동시키기 위해서 위치결정 최적 제어부를 선택한다.The driving state control selection unit can be constructed as follows. When the relative position of the trolley to the target position is larger than the set value, the driving state control selecting portion selects the speed following optimum control portion to drive the trolley. On the other hand, when the relative position of the trolley with respect to the target position is smaller than the set value, the driving state control selecting portion selects the positioning optimum control portion to drive the trolley.
본 발명에 따라서 트롤리가 목표위치로 이동될 때, 트롤리가 설정속도를 따르고 있는 동안에도 안정을 실행하기 위한 제어는 제어의 전반부에 수행되며, 이에 따라 현수하중의 스윙은 작게 유지될수 있다. 트롤리가 목표위치에 접근될 때, 이러한 제어는 트롤리의 위치결정 및 안정을 수행하기 위한 종래기술의 제어로 전환된다. 따라서 제어의 전환시 현수하중의 스윙은 감소될수 있으며, 종래기술의 제어에 의한 스윙의 고정시간은 짧게 유지될수 있다.According to the present invention, when the trolley is moved to the target position, the control for executing stabilization is carried out in the first half of the control while the trolley follows the set speed, so that the swing of the suspension load can be kept small. When the trolley approaches the target position, this control is switched to the control of the prior art for performing the positioning and stabilization of the trolley. Therefore, the swing of the suspension load can be reduced when the control is switched, and the fixed time of the swing by the control of the prior art can be kept short.
도 1은 본발명의 실시예에 따르는 현수하중 안정제어장치의 전체 구조도,1 is an overall structural diagram of a suspension load stability control device according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본발명의 실시예에 따르는 현수하중 안정제어장치의 블록선도,2 is a block diagram of a suspension load stability control device according to an embodiment of the present invention;
도 3은 제어장치에서 수행되는 프로세싱을 도시하는 순서도,3 is a flow chart showing processing performed in a controller;
도 4는 본발명에 따르는 현수하중 안정제어장치의 제어특성을 도시하는 도면,4 is a view showing the control characteristics of the suspension load stable control device according to the present invention,
도 5는 종래기술의 현수하중 안정제어장치를 도시하는 전체구조도,5 is an overall structural diagram showing a suspension load stable control device of the prior art;
도 6은 종래기술의 현수하중 안정제어장치를 도시하는 블록선도, 및6 is a block diagram showing a suspension load stable control device of the prior art, and
도 7은 종래기술의 현수하중 안정제어장치의 제어특성을 도시하는 도면.7 is a diagram showing the control characteristics of the suspension load stable control device of the prior art.
본 발명의 실시예는 전체 구조를 도시하는 도 1, 제어장치의 블록선도인 도 2, 제어작동을 도시하는 순서도인 도 3, 및 제어특성을 도시하는 도 4를 참조하여 설명된다.Embodiments of the present invention are described with reference to Fig. 1 showing the overall structure, Fig. 2 as a block diagram of the control apparatus, Fig. 3 as a flowchart showing the control operation, and Fig. 4 showing the control characteristics.
도 1에 도시된 바와같이, 트롤리(12)는 트롤리 구동장치(15)의 구동작동에 의하여 레일(11)상에서 이동될수 있다. 트롤리(11)로부터 로프(13)가 매달리고, 트롤리(11)는 로프(13)의 단부에 현수하중(14)을 부착시킴으로써 현수하중(14)을 운반시킨다.As shown in FIG. 1, the trolley 12 may be moved on the rail 11 by the driving operation of the trolley driving device 15. The rope 13 is suspended from the trolley 11, and the trolley 11 carries the suspension load 14 by attaching the suspension load 14 to the end of the rope 13.
트롤리(12)는 트롤리위치(x1)를 검출하기 위한 트롤리 변위검출기(21), 트롤리속도(x2)를 검출하기 위한 트롤리 속도검출기(22), 및 스윙변위(x3)와 스윙속도(x4)를 검출하기 위한 스윙움직임 검출기(23)를 더 구비한다.The trolley 12 measures the trolley displacement detector 21 for detecting the trolley position x1, the trolley speed detector 22 for detecting the trolley speed x2, and the swing displacement x3 and the swing speed x4. A swing movement detector 23 for detecting is further provided.
스윙움직임 검출기(23)는 수직 아래쪽으로 트롤리(12)상에 장착되는 카메라에 의하여 현수하중(14)에 부착된 마커를 촬영하고, 촬영된 화상을 처리하여 스윙변위(x3) 및 스윙속도(x4)를 검출하는 타입의 검출기이다.The swing movement detector 23 photographs a marker attached to the suspension load 14 by a camera mounted on the trolley 12 vertically downward, and processes the photographed image to swing displacement x3 and swing speed x4. ) Is a type of detector for detecting).
검출된 트롤리위치(x1), 트롤리속도(x2), 스윙변위(x3) 및 스윙속도(x4)는 제어장치(26)로 보내진다. 제어장치(26)는 이하 설명된 바와같이 제어의 전반부에서 트롤리가 설정속도를 따르고 있는 동안에 트롤리(12)를 안정시키기 위한 제어를 수행한다. 이러한 타입의 제어는 붙박이 최적제어부(31, 32)에 의하여 이루어진다(도 2 참조). 이에 따라 현수하중(14)의 스윙은 작게 유지된다(본 발명에 의하여 첨가되는 제어). 트롤리(12)가 목표위치에 접근될 때, 이러한 제어는 트롤리(12)를 위치결정 및 안정시키기 위한 제어로 전환된다(종래기술로 수행되는 제어). 이러한 속도명령(u)하에서, 트롤리 구동장치(15)는 트롤리(012)를 이동시키기 위해서 구동된다.The detected trolley position (x1), trolley speed (x2), swing displacement (x3) and swing speed (x4) are sent to the control device (26). The controller 26 performs control to stabilize the trolley 12 while the trolley follows the set speed in the first half of the control as described below. This type of control is achieved by the built-in optimum controllers 31 and 32 (see Fig. 2). As a result, the swing of the suspension load 14 is kept small (control added by the present invention). When the trolley 12 approaches the target position, this control is switched to the control for positioning and stabilizing the trolley 12 (control performed by the prior art). Under this speed command u, the trolley drive device 15 is driven to move the trolley 012.
제어장치(26)에 있어서 도 2에 도시된 바와같이, 설정속도(vset)를 따르도록 트롤리(12)를 제어하기 위한 가속도/등속도 최적제어부(31) 및 트롤리를 위치결정 및 안정시킬 목적으로 제어를 수행하기 위한 위치결정 최적제어부(32)가 배치된다.As shown in FIG. 2 in the control device 26, for the purpose of positioning and stabilizing the acceleration / constant velocity optimum control unit 31 and the trolley for controlling the trolley 12 to follow the set speed vset. Positioning optimum control unit 32 for performing control is arranged.
검출기(21, 22, 23)에 의하여 검출되는 측정값은 이들 최적제어부(31, 32)내로 입력된다. 트롤리 위치에 있어서, 목표위치(pset)에 대한 트롤리의 상대위치는 제어 인풋으로서 작용된다. 따라서 x1' = x1 - pset 로 정의되는 상대위치(x1')는 제어인풋으로서 이용된다.The measured values detected by the detectors 21, 22, 23 are input into these optimum control units 31, 32. In the trolley position, the position of the trolley relative to the target position pset acts as a control input. Therefore, the relative position x1 'defined by x1' = x1-pset is used as the control input.
가속도/등속도 최적제어부(31)로의 인풋에 있어서, 트롤리속도는 설정속도(vset)에 대한 트롤리의 상대속도이다. 따라서 x2' = x2 - vset 로 정의되는 상대속도(x2')는 최적제어부(31)에 대한 인풋신호로서 이용된다.In the input to the acceleration / constant velocity optimum controller 31, the trolley speed is the relative speed of the trolley to the set speed vset. Therefore, the relative speed x2 'defined by x2' = x2-vset is used as an input signal to the optimum controller 31.
또한, 가속도/등속도 최적제어부(31)로부터의 출력은 설정속도로부터의 상대속도이다. 따라서 u1' = u1 + vset 로 정의되는 u1'는 최적제어부(31)에 의한 연산의 결과로서 이동된다(트롤리 속도명령).In addition, the output from the acceleration / constant velocity optimum control unit 31 is a relative speed from the set speed. Therefore, u1 'defined by u1' = u1 + vset is moved as a result of the operation by the optimum controller 31 (trolley speed command).
가속도/등속도 최적제어부(31)에 의하여 수행되는 프로세싱은 다음과 같다. 최적제어 이득은 종래기술의 제어이득에 대한 것과 동일한 방식으로 결정된다. 그렇지만, 트롤리 위치를 곱한 이득은 설정속도를 따르기 위한 제어를 필요로 하지 않는다. 따라서, 트롤리 위치를 곱한 이득이 0이 되도록 설정되는 웨이팅 매트릭스(Q')가 이용되며, 다음의 평가함수(J')를 최소화시키기 위한 최적이득(K')이 도출된다.Processing performed by the acceleration / constant velocity optimum controller 31 is as follows. The optimum control gain is determined in the same way as for the control gain of the prior art. However, the gain multiplied by the trolley position does not require control to follow the set speed. Thus, a weighting matrix Q 'is used in which the gain multiplied by the trolley position is set to zero, and an optimum gain K' for minimizing the next evaluation function J 'is derived.
트롤리 속도명령(u1'), 즉 출력신호는 상기된 바와같이 더해지는 설정속도(vset)를 가진다.The trolley speed command u1 ', i.e., the output signal has a set speed vset added as described above.
위치결정 최적제어부(32)는 도 6에 도시된 바와같이 종래의 최적제어부(032)와 동일한 연산을 행하며, 이에 따라 트롤리를 위치결정 및 안정시키기 위한 트롤리 속도명령(u2)을 야기시킨다.The positioning optimum controller 32 performs the same operation as the conventional optimum controller 032 as shown in FIG. 6, thereby causing a trolley speed command u2 for positioning and stabilizing the trolley.
주행상태 제어선택부(33)는 가속도/등속도 최적제어부(31)로부터의 트롤리 속도명령(u1'), 위치결정 최적제어부(32)에 의하여 계산되는 트롤속도명령(u2), 및 트롤리(12)에 대하여 목표위치(pset)에 대한 상대위치(x1')의 인풋을 수용한다.The driving state control selector 33 is a trolley speed command u1 'from the acceleration / constant speed optimum control unit 31, a troll speed command u2 calculated by the positioning optimum control unit 32, and the trolley 12 The input of the relative position (x1 ') relative to the target position (pset) relative to the target position (pset).
주행상태 제어선택부(33)는, 트롤리(12)에 대하여 목표위치(pset)에 대한 상대위치(x1')가 일정한 설정값보다 크다면, 속도명령(u)으로서 가속도/등속도 최적제어부(31)(트롤리 속도명령)(u1')의 결과를 산출하도록; 또는 상대위치(x1')가 일정한 설정값보다 작다면, 속도명령(u)으로서 트롤리 속도명령(u2), 즉 위치결정 최적제어부(32)의 결과를 산출하도록 전환을 수행한다.The driving state control selector 33 is an acceleration / equal speed optimum control unit as the speed command u if the relative position x1 'relative to the target position pset with respect to the trolley 12 is larger than a predetermined set value. 31) to calculate the result of the (trolley speed command) u1 '; Alternatively, if the relative position x1 'is smaller than a predetermined set value, switching is performed to calculate the result of the trolley speed command u2, that is, the positioning optimum control unit 32, as the speed command u.
주행상태 제어선택(33)에 의하여 선택된 속도명령(u1') 또는 속도명령(u2)은 트롤리(12)를 구동시키기 위해서 트롤리 구동장치(15)로 보내진다.The speed command u1 'or speed command u2 selected by the driving state control selection 33 is sent to the trolley drive device 15 for driving the trolley 12. As shown in FIG.
제어장치(26)에서의 프로세싱은 아래와같이 요약된다. 즉, 도 3에 도시된 순서도를 참조하여 아래에 설명된다.Processing at the controller 26 is summarized as follows. That is, it will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
[스텝 1][Step 1]
검출기(21, 22, 23)로부터 신호(x1, x2, x3, x4)가 포착된다.The signals x1, x2, x3 and x4 are captured from the detectors 21, 22 and 23.
[스텝 2][Step 2]
목표위치에 대한 트롤리의 상대위치(x1')는 x1' = x1 - pset 로 계산된다.The relative position (x1 ') of the trolley to the target position is calculated as x1' = x1-pset.
설정속도에 대한 트롤리의 상대속도(x2')는 x2' = x2 - vset 로 계산된다.The trolley's relative speed (x2 ') to the set speed is calculated as x2' = x2-vset.
[스텝 3][Step 3]
가속도/등속도 최적제어연산은 수학식 9에 기초하여 수행된다. 게다가, 수학식 10에 표시된 바와같이 설정속도는 연산결과에 더해진다.The acceleration / constant velocity optimal control operation is performed based on Equation (9). In addition, as shown in equation (10), the set speed is added to the calculation result.
[스텝 4][Step 4]
위치결정 최적제어연산은 수학식 11에 기초하여 수행된다.The positioning optimum control operation is performed based on the equation (11).
[스텝 5][Step 5]
목표위치에 대한 트롤리의 상대위치가 일정한 설정값보다 큰지의 여부를 결정한다.Determines whether the trolley's relative position to the target position is greater than a certain setpoint.
[스텝 6][Step 6]
목표위치에 대한 트롤리의 상대위치가 일정한 설정값보다 클 때, 가속도/등속도 최적제어의 결과는 트롤리속도 명령이 된다. 즉, u = u1'이다.When the relative position of the trolley to the target position is larger than a certain set value, the result of the acceleration / equal speed optimum control becomes the trolley speed command. That is, u = u1 '.
[스텝 7][Step 7]
목표위치에 대한 트롤리의 상대위치가 일정한 설정값보다 작을 때, 위치결정 최적 제어의 결과는 트롤리 속도 명령이 된다. 즉, u = u2이다.When the relative position of the trolley to the target position is smaller than a certain set value, the result of the positioning optimum control becomes a trolley speed command. That is, u = u2.
상기 설명된 바와같이, 제어량으로서 본발명은 2개의 제어이득을 가지는데, 하나는 트롤리속도 및 스윙을 처리하는 제어에 대한 것이고, 다른 하나는 트롤리 위치 및 스윙을 처리하는 제어에 대한 것이다. 이들 2개의 타입의 파라미터 사이에서 전환됨으로써, 본발명은 제어를 수행한다. 따라서, 트롤리가 이동되고 있는 동안에 현수하중의 스윙을 최소한으로 유지시킬 수 있는 현수하중 안정제어장치를 구성할수 있다.As described above, the present invention as a control amount has two control gains, one for control of handling trolley speed and swing, and the other for control of handling trolley position and swing. By switching between these two types of parameters, the present invention performs control. Therefore, it is possible to constitute a suspension load control device capable of keeping the swing of suspension load to a minimum while the trolley is being moved.
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