[發(fā)明專利]一種減小塔式起重機(jī)載荷擺角的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410322803.9
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104140042B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙敏
• 申請（專利權(quán)）人: 西安寶德自動化股份有限公司
• 主分類號: B66C13/06
• 分類號: B66C13/06;B66C13/40
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 商宇科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于起重機(jī)變頻控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種塔式起重機(jī)減小載荷擺角的控制方法。

背景技術(shù)

塔式起重機(jī)作為主要物料運(yùn)輸機(jī)械在建筑也得到廣泛應(yīng)用。隨著變頻器調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，越來越多的塔式起重機(jī)上采用變頻調(diào)速技術(shù)。塔式起重機(jī)的小車位置采用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)控制，而載荷通過鋼絲繩與提升機(jī)構(gòu)連接，由于鋼絲繩具有較好的柔性，這使得載荷的運(yùn)動特性表現(xiàn)為非線性的振動的。

由于鋼絲繩為柔性連接，使起重機(jī)在操作過程中極容易引起載荷的擺動，而一般的起重機(jī)沒有專門的減小載荷擺動的措施，通常通過機(jī)械結(jié)構(gòu)完成減小擺動，機(jī)械結(jié)構(gòu)易磨損，維護(hù)難度大；或者師傅在操作時根據(jù)經(jīng)驗(yàn)減小載荷擺動，只有經(jīng)驗(yàn)豐富的師傅才能完成相應(yīng)消擺動作，對操作師傅的技術(shù)要求高，所以這兩種方法都有極大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種減小塔式起重機(jī)載荷擺動的開環(huán)控制方法，在現(xiàn)有的塔式起重器上只需經(jīng)過少許改動就可以完成載荷全自動防搖。控制器使用基于零點(diǎn)配置的魯棒最優(yōu)時滯濾波器，在回轉(zhuǎn)和變幅運(yùn)動時，分別使用計(jì)算好的速度給定方式，完成減小載荷擺角的目的。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種減小塔式起重機(jī)載荷擺角的控制方法，其特殊之處在于：所述方法包括以下步驟：

1)建立塔式起重機(jī)載荷擺動坐標(biāo)系；

2)得到塔式起重機(jī)在做變幅和回轉(zhuǎn)運(yùn)動時載荷的擺動方程；

3)控制器實(shí)時測量載荷到起升機(jī)構(gòu)的距離L，根據(jù)L計(jì)算載荷的擺動周期T；

4)在控制器中采用基于零點(diǎn)配置的魯棒最優(yōu)時滯濾波器得到脈沖序列，抑制由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)引起的載荷搖擺。

上述步驟1)的具體步驟是：

1.1)建立質(zhì)量為m的載荷在慣性坐標(biāo)系(x,y,z)中的運(yùn)動模型；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繞Z軸旋轉(zhuǎn)；

1.2)建立非慣性笛卡爾坐標(biāo)(x1,y1)，并設(shè)x1軸與x軸夾角為Ψ，方向符合右手定則，臂長為ρ，則小車坐標(biāo)為(ρ,Ψ)；設(shè)繩長為l，則以(ρ,Ψ)為原點(diǎn)建立球面坐標(biāo)系，載荷的坐標(biāo)為(l,θ,φ)；則在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中重物向量為：

小車的向量為：

兩個向量對時間求導(dǎo)求出小車和重物的速度，設(shè)重物質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M，整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量為J，則系統(tǒng)的動能為：

設(shè)xoy平面勢能為0，則重物勢能為：

由Lagrange函數(shù)L＝T-E，列出方程為：

ddt[∂L∂(ddtqi)]-∂L∂qi=Qi]]>

依據(jù)拉格朗日方程可以得到θ和φ微分方程如下：

上面方程為一個相互耦合的非線性方程，需要進(jìn)行線性化，同時忽略較小項(xiàng)得到擺動方程為：

對上式進(jìn)行線性化處理并忽略較小項(xiàng)可簡化為：

公式(4)為塔式起重機(jī)在做變幅和回轉(zhuǎn)運(yùn)動時載荷的擺動方程。

上述步驟4)的具體實(shí)現(xiàn)方式是：已知載荷擺動的周期為：