[實用新型]一種基于輸入整形法的起重機防搖控制系統

有效

• 申請號: 201720012265.2
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN206511830U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 劉剛
• 申請（專利權）人: 青島海西重機有限責任公司
• 主分類號: B66C13/06
• 分類號: B66C13/06;B66C13/48
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及防搖控制的技術領域，尤其是一種基于輸入整形法的起重機防搖控制系統。

背景技術

隨著經濟貿易全球化的發展，集裝箱運輸迅速增長，集裝箱船舶尺度相應地增大，集裝箱起重機向大型化發展，起重機行走小車的運行速度及集裝箱的起升高度也相應提高。由于懸吊鋼絲繩的長度增大，鋼絲繩在垂直和水平2個方向的速度提高，司機視距的不斷加大，跟鉤操作越來越困難，使得在消除集裝箱擺動和迅速正確對箱(吊具與集裝箱對箱，起吊的集裝箱與底盤車、AGV小車、堆場或船艙對箱)環節上花費越來越多的時間，極大地影響了生產效率和裝卸速度。如何穩定吊具、平穩操作成為共同關注的問題，能夠有效提高集裝箱起重機作業的“防搖”技術也得到了各起重機制造廠家和研究機構的重點關注和研究。現階段集裝箱起重機的吊具及集裝箱系統采用防搖技術包括：機械方式和電子方式。

機械式防搖是通過機械手段消耗擺動的能量以達到最終消除搖擺的目的，或通過增加懸掛系統剛性抑制搖擺，現有的機械式防搖方式主要是通過鋼絲繩纏繞系統的不同設計達到抑制搖擺的目的；但是機械式防搖裝置存在機構復雜、可靠性差、維修保養工作量大等缺點，同時，在起升鋼絲繩較長的情況下防搖效果很不理想。而且，機械式防搖手段在滿載時防搖效果比較明顯，但在空載時，擺幅衰減較慢，反應遲鈍。

電子式防搖又分為傳統電子式防搖與現代電子式防搖，傳統電子式防搖方法通常采用PLC實現“閉環PID控制”，“閉環PID控制”是通過各種傳感器和檢測元件將檢測到的信息(如擺角、角速度等)傳送至控制系統的微機，經微機內部控制軟件處理后將最佳的控制參數(如PD/PID控制參數)提供給小車調速系統來控制小車的運行，從而減少吊具及載荷的擺動幅度。傳統電子式防搖通常能有效地控制搖擺，但港口經常有風浪影響，常規的PD控制往往難以奏效，在實際應用中常出現小車速度調整太頻繁，在有人駕駛的情況下，司機室會隨著 電子防搖系統的作用，到達目標位置后，來回地晃動，出現司機感到不舒服的現象。

現代電子式防搖主要包括“模糊邏輯控制”、“模糊邏輯控制”的改進方法“基于自適應的模糊神經網絡控制方法”、“濾波控制”和“輸入整形法”，現代電子式防搖方法克服了傳統電子式防搖方法的問題，但是單純的模糊控制必須具備較完善的控制規則和系統自學習能力，而將神經網絡與模糊控制技術的結合又需要前期進行大量的神經網絡訓練。Ziyad等人在2006年發表的《A Graphical Approach to Input-Shaping ControlDesign for Container Cranes With Hoist》分別采用輸入整形法和數字濾波器對橋式起重機進行控制，證明了輸入整形法在抑制橋式起重機吊載擺動上比數字濾波器響應更快，但是現有的輸入整形法大多以小車的加速度作為輸入信號輸入整形控制器，對起重機運行進行控制，在吊臂加速完成時實現吊重殘余擺動為0，實現消擺防搖。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決上述問題，克服現有起重機在有人駕駛的情況下，由于司機室會隨著電子防搖系統的作用，到達目標位置后，來回地晃動，導致司機很不舒適的問題，提供一種基于輸入整形法的起重機防搖控制系統，在抑制起重機搖擺的同時，控制小車精確定位。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

一種基于輸入整形法的起重機防搖控制系統，包括控制系統、角度測量裝置和位置測量裝置；所述控制系統分別與所述角度測量裝置和位置測量裝置連接；

所述角度測量裝置測量吊載擺動角度得到角度信號，將角度信號傳輸至控制系統；

所述位置測量裝置在所述小車運行過程中實時測量所述小車位置信號，并將小車位置信號反饋至所述控制系統；

所述控制系統將角度信號與小車位置信號進行輸入整形前饋處理，將處理后的信號傳輸至起重機的小車，用來控制起重機中小車的運行，實現起重機防搖控制。

優選的，所述控制系統采用PLC控制。

優選的，所述角度測量裝置包括第一角度測量裝置與第二角度測量裝置，所述第一角度測量裝置測量小車運行方向上吊載擺動角度，所述第二角度測量裝置測量大車運行方向上吊載擺動角度。

優選的，所述第一角度測量裝置與所述控制系統連接，將測量的第一角度信號傳輸至所述控制系統；所述第二角度測量裝置與所述控制系統連接，將測量的第二角度信號傳輸至所述控制系統。

優選的，所述第二角度測量裝置設置于所述第一角度測量裝置的垂直方向。