[發(fā)明專利]一種塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911072580.4
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110844788B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱偉進;廖永
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南沃森電氣科技有限公司
• 主分類號: B66C13/22
• 分類號: B66C13/22;B66C13/48;B66C23/84
• 代理公司: 湖南格創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43263
• 代理人: 張文

一種塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及其控制方法，其中系統(tǒng)包括：減速驅(qū)動機構(gòu)，用于將獲得的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到塔式起重機大臂，以驅(qū)動大臂回轉(zhuǎn)；電動機，用于驅(qū)動所述減速驅(qū)動機構(gòu)運轉(zhuǎn)；變頻器，用于根據(jù)電動機實際運行速度和預(yù)設(shè)的大臂回轉(zhuǎn)速度估算模型估算大臂回轉(zhuǎn)速度，并根據(jù)給定的大臂回轉(zhuǎn)速度和估算的大臂回轉(zhuǎn)速度生成電動機速度指令，以實時調(diào)整電動機運行速度，使實際的大臂回轉(zhuǎn)速度跟隨給定的大臂回轉(zhuǎn)速度，所述預(yù)設(shè)的大臂回轉(zhuǎn)速度估算模型為。本發(fā)明可使大臂回轉(zhuǎn)速度控制平穩(wěn)，顯著提高了回轉(zhuǎn)系統(tǒng)運行效率和舒適性，無需渦流制動器輔助調(diào)速，因此，不僅降低系統(tǒng)成本，并可減少系統(tǒng)故障點，提高系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動機控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

塔式起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)具有塔臂慣性大、塔身扭曲形變和傳動機構(gòu)大減速比等特點，因此容易造成大臂速度超調(diào)、振蕩；而且由于回轉(zhuǎn)機構(gòu)存在走走停停、就位不準(zhǔn)、停機大臂回彈、所吊重物搖晃等技術(shù)問題，因此降低了回轉(zhuǎn)機構(gòu)的運行效率、舒適性、可靠性和安全性。

目前的塔式起重機的回轉(zhuǎn)控制方案主要包括繞線電動機+液力耦合器控制、力矩電動機RCV(回轉(zhuǎn)控制調(diào)壓)驅(qū)動+渦流控制、普通異步電動機變頻驅(qū)動+渦流控制。其中，繞線電動機+液力耦合器控制方案存在抗風(fēng)性能差和液力耦合器容易漏油等問題，已逐步被市場淘汰；力矩電動機RCV驅(qū)動+渦流控制方案由于需要采用RCV控制器、渦流制動器、渦流控制模塊，力矩電動機的成本約為普通電動機的2倍，且存在防護等級不夠，散熱性能較差，故此方案存在故障點多、成本高的缺點；普通異步電動機變頻驅(qū)動+渦流控制方案變頻器驅(qū)動技術(shù)，可實現(xiàn)無極調(diào)速，但是普通變頻器未考慮普通異步電動機特性較硬和塔機回轉(zhuǎn)機構(gòu)慣量大且具有一定的回轉(zhuǎn)彈性之間的矛盾，渦流制動器雖然在一定程度可緩解上述矛盾，但在控制穩(wěn)定性和舒適性等方面還是不理想。然而，此方案目前雖然還存在一些問題，但由于具有無極調(diào)速、成本較低的優(yōu)點，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

針對回轉(zhuǎn)機構(gòu)普通異步電動機變頻驅(qū)動存在的上述問題，專利CN109019341A提出了一種塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及其控制方法：基于塔式起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型估算出大臂的回轉(zhuǎn)速度，并根據(jù)給定的大臂回轉(zhuǎn)速度與估算的大臂回轉(zhuǎn)速度調(diào)整電動機運行速度。由此可見，大臂回轉(zhuǎn)速度是否估算準(zhǔn)確是此控制系統(tǒng)和方法的關(guān)鍵。此專利所用的大臂回轉(zhuǎn)速度估算模型如下：

其中，r₁為回轉(zhuǎn)機構(gòu)小齒輪半徑，r₂為回轉(zhuǎn)機構(gòu)大齒輪半徑，K₁為回轉(zhuǎn)機構(gòu)減速機的減速比，J_d為大臂慣量，ω_d為大臂回轉(zhuǎn)速度，ω_m為電動機運行速度，s代表微分。

上述公式(1)中涉及的大臂回轉(zhuǎn)速度估算模型未考慮塔身抗扭曲剛度和大臂阻尼系數(shù)的影響，會導(dǎo)致大臂回轉(zhuǎn)速度估算錯誤，進而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)機構(gòu)速度控制不穩(wěn)定，無法用于實際的塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)?；诠?1)的估算模型仿真結(jié)果如圖1所示，圖1中上半部分較平直的曲線表示給定的大臂回轉(zhuǎn)速度，上半部分呈波浪狀曲線表示實際的大臂回轉(zhuǎn)速度，下半部分的曲線表示估算的大臂回轉(zhuǎn)速度。根據(jù)仿真結(jié)果可知，由于估算的大臂回轉(zhuǎn)速度無法準(zhǔn)確反饋實際的大臂回轉(zhuǎn)速度，從而導(dǎo)致了系統(tǒng)控制錯誤，進而導(dǎo)致了實際的大臂回轉(zhuǎn)速度出現(xiàn)嚴(yán)重的超調(diào)、振蕩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供了一種塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及其方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的塔式起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)存在控制不穩(wěn)定的技術(shù)問題，同時具有降低控制系統(tǒng)成本的有益效果。

一種塔式起重機回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)包括：

減速驅(qū)動機構(gòu)，用于將獲得的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到塔式起重機大臂，以驅(qū)動大臂回轉(zhuǎn)；

電動機，用于驅(qū)動所述減速驅(qū)動機構(gòu)運轉(zhuǎn)；