TW379201B - Suspended load streadying/positioning control device - Google Patents

Description

14 五、發明説明（i 發明背景 #本發明係有關於吊車中執行一懸吊負載之穩定(即 停止擺盪）及置放的穩定/置放控制裝置。 習用的吊車結構顯示於第3圖中。 如第3圖所示，一台架3可移動地設置橫跨於地面 上之兩軌1(右及左軌）。提供獨立移動驅動裝置u、 以移動每一執丨上之台架3。獨立移動驅動裝置丨丨、14 二乂電連接至一控制裝置2丨，而控制裝置21對每一獨 立移動驅動裝置11、14產生—操作指令。 於台架3上，設置一可橫向移動之臺車4。一繩5自 該臺車4垂下以懸吊一負載6。 當要對此吊車執行自動驅動指令時，須針對台架3 之移動方向而將懸吊負載6置放於正確的位置，並使懸 吊負載6靜止於該預定之位置。 為達成此目的，台架3必須放置於預定之標的位 置’且必須同時執行穩定該懸吊負載6之控制。 因此，須提供一控制系統以接收於台架3上移動位 置與移動速度之回輸，以及懸吊負載之擺盪狀態之回 輸訊號，並決定對台架3之驅動裝置之操作量（如速度 指令）。 ^ 此即意謂須提供一移動位置偵測器丨2及一移動速 度偵測器13，以各別偵測第3圖中位於右軌i上台架3之 移動位置XI及移動速度X2。就懸吊負載6來說，擺盪彩 動偵測器17係裝設用以偵測擺盪位置，即懸吊負載之. (諳先Μ讀背面之ii意事項再填寫本頁) -裝. 、ΤΓ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ( CNS ) A4«^ ( 210X297^* ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ; 擺盪位移x5及懸吊負載之擺盪速度χ6β 控制裝置21接收偵測器12、13及17所得量測值χ1 =、x5及x6等輸人訊號，如_所示。藉由㈣計算 以控制裝置21決定移動驅動裝置似14之操作量，並 進行控制。 _制裝置21執行之控制計算，已知藉由在如 第5圖所示之台車_擺盘系統模式中建立台架及懸吊負 载’可實現-用於置放台架及穩定懸吊負载之控制系 統’並基於此模式建立—最佳之控制器（參照： Katsuhisa等人之—機構系統控制中第6·2節）。 近年來，吊車之體積日趨增大。故，因台架3之结 構變形造成之右侧移動位置及左侧移動位置間之位移 的不一致可能增加。由於自動運作中，須嚴守正確置 放之要求’因此，更不可忽視右及左側移動位置間之 位移對正確置放的影響。 傳統控制系統以相同的指令驅動右及左侧驅動系 統’因此無法完全消除該右及左侧移動位置間之位移 差。如此便會造成懸吊負載6置放之正峰度降低，而^ 問題之最糟情況下，即會導致無法達成所需之置放正 確度。 發明概述 本發明在這些情況下完成。本發明之目的為提供 一置放/穩定控制系統，其包括用於分別偵測橫跨兩執 移動之吊車於右、左兩軌之移動位置與移動速度的移 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4規格「210X297公釐）

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1Τ----^-I INW • I — H— · A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 Β7 五、發明説明（3 ) 動位置偵測器及移動速度偵測器、右及左侧獨立驅動 裝置、及一以偵測器量測得之值作為輸入訊號而決定 右及左侧驅動裝置操作量之運算裝置。 如上所述，該控制系統係建立成具有用於分別偵 測一跨越兩執移動之吊車的右及左侧移動位置與移動 速度之移動位置偵測器及移動速度偵測器、右及左側 獨立驅動裝置、及以偵測器量測得之值作為輸入訊號， 而決定右及左侧驅動裝置操作量之運算裝置。因此， 該控制系統可同時執行右及左侧移動位置之置放及懸 吊負载之穩定。 圖式簡單說明 第1圖為本發明之具體實施例中穩定控制裝置整體 結構之示意圖； 第2圖為本發明之具體實施例中穩定控制裝置之方 塊圖； 第3圖為習用穩定控制裝置整體結構之示意圖； 第4圖為習用穩定控制裝置之方塊圖；及 第5圖為具有一台架及一懸吊負載之模式說明圖。 較佳具體實施例之詳細描述 —關於本發明具體實施例之懸吊負載穩定/置放控 制裝置如第1及第2圖所示。第1圖為根據本發明之實施 例的吊車及控制系統整體結構示意圖。第2圖為此實施 例之控制系統之方塊圖。於前述實例中相同之部份則 給予相同之數字及符號，而其等之說明則省略。 Α4^Τ210^^Γ n m n n In m m m n n. n m、«Tm n 丨) . V (諳先聞讀背面之注意事¾再填寫本頁)

五、發明説明（4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如笋1圖中所示’本實施例之懸吊負載穩定/置放 控制系統係裝配用於偵測第1圖中右侧執1上臺車4之移 動位置X1及移動速度χ2的右側移動位置偵測器丨2與右 侧移動速度偵測器1 3，且亦裝配用於偵測圖中臺車4左 侧軌1之移動位置χ3及移動速度χ4之左側移動位置領測 器1 5與左侧移動速度偵測器1 6❶ 為偵測懸吊負載6之擺盪狀態，將一擺盪位移债測 器17裝設於懸吊負載6上，以便藉由一加速計或唭類似 物測量懸吊負載6於移動方向上之擺盪位移以及擺盪速 度χ6 〇 控制裝置21接收自偵測器12、13、η、16及17所 得偵測訊號XI、Χ2、X3、Χ4及Μ之輸入訊號，並計算 將輸入之移動狀態量歸零所需之最佳操作量，即該右 及左侧移動位置及移動速度、該懸吊負載之擺盪位移 及擺盈速度’並發出控制指令訊號至右及左侧移動驅 動裝置11、14。 如第2圖所示，一最佳穩定增加值κ為各別預先吁 算並預定於控制裝置21中。該控制裝置21具有—控制 運算部份22 ’其根據此最佳增加值κ，計算用以回應 由债測器12、13、15及16輸入之懸吊負❹的右及左-側 移動位置與移動速度、擺盪速度等值之最佳操作量， 並藉由該右及左侧移動㈣裂、14執行: 置放控制。 疋/ 前述關於本實施例之懸吊負載較/置放控制褒置 -----------7- 本紙張尺顏财_家縣（CNS)A^ ( 210-^^jy (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝·

、1T A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Β7 五、發明説明（5 ) 係藉由下列具體之程序步驟（1)至（3)以進行最佳之穩定 /置放控制： (1) 摘測器12、13、15、16及17偵測該右及左侧 驅動裝置之移動位置與移動速度，及懸吊負載6之移動 狀態量’並發出此等數據至控制裝置2 1。 (2) 接者’根據此等移動狀態量，最佳控制部份 22依下列數值表示式^所算出之最佳穩定控制，計算右 及左侧驅動裝置11、14之速度指令ul、u2:

Kx 其中U表示為一操作量向量，其描述如下、ul表示 為用於右-侧驅動裝置^之速度指令而u2表示為一用於 左侧驅動裝置14冬速度指令《意即，下列數值表示式2 具有以下之關係：

u = [ul u2]T 於數值表示式1中，x表示一狀態量向量，其如下 所述。其元件由左而右依序為右侧移動位置χ丨及右侧 移動速度χ2 ’左侧移動位置χ3及左侧移動速度χ4，該 懸吊負裁之一擺靈位移又5及一擺盛速度意即，下 列數值表示式3具有以下之關係： ---------；j，裝---.1---訂----r—t^u (諳先闔讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明説明（ 值 A7 B7 x = [XI Χ2 χ3 χ4 x5 χ6]· 此外，κ表不具有如下所示之2列及6行常數矩陣 κ = Kl 1 kl2 kl3 kl4 kl5 kl6 Jpl k22 k23 k24 k25 k2£ 上述常數矩陣K為藉由下列步驟決定之最佳增加 (a)由用於右及左侧移動驅動裝置丨丨及“' 台架3、 繩5及懸吊負載6之移動方程式導出如下所示之 狀態方程式（數值表示式5)。此狀態方程式為線 性微分方程式，其顯示懸吊負載6之振動為―” 彈性體系統之。 d —-X = Ax + Bu dt f諳先闆讀背面<注意事項再填寫本頁j Τ裳- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 其中u及X分別表示前述操作量之向量及狀態量 之向量，A表示一具有6列及6行之轉移矩陣， 而B表示一具有6列及2行之驅動矩陣。 (b)關於上述之狀態方程式（數值表 A 5) ’可得到 使數值表示式6之估算函數j達到最小值的最佳 增加值K(表示式7)。

A7 B7 五、發明説明（7 ) + uTRu)dt 一中Q及R刀別表示具有6列及6行及2列及2行之 權矩陣。 w = Kx 藉由如此將估算函數J減至最小，尋得最佳增益 κ，其以最小可能操作量u迅速地將所有狀態量 之元件減至0。 (3)基於上述計算所得之最佳增加值κ，最佳 控制部份22藉由偵測器12、13、15、16及17決定適於 移動狀悲量及運作狀態的最佳操作量，並將此最佳操 作量以控制指令訊號下達至右及左侧驅動裝置u、14。 藉由該等訊號驅動此等裝置，最佳控制部份22進行最 佳之右及左侧位移置放控制，並穩定懸吊負載6。 如此之最佳控制可除去右及左侧移動位置間之位 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閔讀背面之，注意事項再填寫本頁) 訂 移’獲得懸吊負載之穩定並確保該懸吊負載之高置放 正確度。 如基於具體實施例之描述，本發明具有分別用於 偵測一臺車移動於越過兩軌上之右及左侧移動位置及 移動速度的移動位置偵測器及移動速度偵測器、右及 左侧獨皂驅動系統並藉由一最佳調整器計算驅動襞置 '-10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（8 ) 之操作量。因此，即使在一結構不正常之吊車内 發明仍可正確地置放一懸吊負載。 本 元件標號對照表： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 軌 3 台架 4 台車 5 繩 6 懸吊負載 11 右側驅動裝置 12 移動位置偵測器 13 移動速度偵測器 14 左側驅動裝置 15 左侧移動位置偵測器 16 左侧移動速度偵測器 17 擺盪位移偵測器 21 控制裝置 22 最佳控制部份 (請先閱讀背面之洼意事項再填寫本頁)

、1T -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 ι·一種懸吊負载穩定/置放控制裝置，其包括： 獨立驅動裝置，其用以移動一位於兩執上之吊 車，該吊車藉由一繩或其等類似之物懸吊—負载並橫跨 於兩軌上移動； 位置偵測器，其用以偵測吊車於每—軌上之移動 速度； 一懸吊負載擺盪位移偵測器；及 運算裝置，其基於輸入訊號計算驅動裝置於二位置 上之操作指令，該輸入訊號為由位置偵器所測得之於該 一位置上的移動位置值、由速度偵器所測得之於該二位 置上的速度值及由懸吊負載擺盪位移偵器所測得懸吊 負載位移之量測值。 2·如申請專利範圍第1項之懸吊負載穩定/置放控制裝置， 其中基於分別由計算及設定所得之最佳穩定增加值，計 算用以回應由债測器輸入之懸吊負載的右及左側移動位 置與移動速度、擺盪速度等值之最佳操作量，並藉由該 右及左侧移動驅動裝置執行最佳穩定/置放控制。 -12· 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) M規格（210 X 297公釐） (請先閎讀會面之注意事項再填寫本頁)