[發(fā)明專利]一種基于磁釘?shù)淖詣?dòng)化軌道吊大車定位控制系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010475286.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN111591896A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張蕊;周左晗;李攀;馬東玲;孫巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué);上海市高級(jí)技工學(xué)校
• 主分類號(hào): B66C13/46
• 分類號(hào): B66C13/46;B66C13/48;B66C13/22;B66C13/16
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種基于磁釘?shù)淖詣?dòng)化軌道吊大車定位控制系統(tǒng)和方法，包括大車軌道、在大車軌道上行駛的軌道吊大車以及分別安裝于軌道吊大車上的定位單元和控制單元，所述的定位單元包括依次連接的主控制器、變頻驅(qū)動(dòng)器和編碼器，所述的控制單元包括分別安裝于軌道吊大車上，且相互連接的大車驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述的定位單元還包括與主控制器連接的磁釘組件，用于傳輸基準(zhǔn)位置，所述的控制單元還包括分別與主控制器、大車驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的PID控制器，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量ΔREF，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有提供準(zhǔn)確的軌道吊大車位置并能夠靈活調(diào)節(jié)軌道吊大車運(yùn)行姿態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道吊大車的控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于磁釘?shù)淖詣?dòng)化軌道吊大車定位控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著自動(dòng)化技術(shù)在港口的不斷應(yīng)用，自動(dòng)化軌道吊成為各大自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)內(nèi)的主力裝卸設(shè)備。在軌道吊自動(dòng)化作業(yè)過程中，大車機(jī)構(gòu)的定位精度將直接影響到系統(tǒng)自動(dòng)堆取箱的精度和效率。而精確定位的基礎(chǔ)，是要獲取準(zhǔn)確可靠的大車位置信息。

傳統(tǒng)軌道吊作業(yè)過程中，主要是靠司機(jī)的視覺主觀判斷來進(jìn)行大車作業(yè)位的定位，對(duì)大車位置的精度要求不高，機(jī)上通常只會(huì)在一側(cè)大車的從動(dòng)輪上安裝一個(gè)絕對(duì)位置編碼器作為大車位置的檢測(cè)裝置。該檢測(cè)裝置存在以下缺陷，無法滿足自動(dòng)化作業(yè)對(duì)位置精度的需求：

1)編碼器安裝在大車車輪上，通過檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)來計(jì)算大車的位移，但是在運(yùn)行過程中，特別是雨雪天氣或者緊急停車時(shí)，車輪會(huì)出現(xiàn)打滑的情況，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差；

2)在大車運(yùn)行的過程中編碼器的累積誤差不斷增加，精度無法得到保證；

3)軌道吊跨距可達(dá)20米以上，僅在一側(cè)大車的從動(dòng)輪上安裝編碼器仍會(huì)使大車位置未知，最終導(dǎo)致軌道吊的姿態(tài)無法預(yù)知，給自動(dòng)化作業(yè)帶來困難。

軌道吊大車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般由8個(gè)電機(jī)組成，用2個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，常規(guī)軌道吊由于對(duì)大車定位的精度要求不高，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的四個(gè)電機(jī)在機(jī)器上呈“Z”字排布，如圖1所示。

這種驅(qū)動(dòng)方式最大的優(yōu)點(diǎn)是控制比較簡(jiǎn)單，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器以同樣的速度給定，靠電機(jī)的特性自行調(diào)節(jié)，保證大車沿軌道行駛；另外，當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，只要把該驅(qū)動(dòng)器控制的電機(jī)的制動(dòng)器打開，靠另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)四個(gè)電機(jī)降速運(yùn)行。而缺點(diǎn)也很明顯，由于軌道吊負(fù)載不斷的變化，一段時(shí)間后大車運(yùn)行姿態(tài)會(huì)發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)，從而造成導(dǎo)向輪，甚至軌道的磨損，即產(chǎn)生“啃軌”的現(xiàn)象，“啃軌”現(xiàn)象一旦產(chǎn)生，靠現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方式無法實(shí)現(xiàn)大車姿態(tài)的調(diào)節(jié)，給后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)帶來比較大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提供準(zhǔn)確的軌道吊大車位置并保證軌道吊大車運(yùn)行姿態(tài)的基于磁釘?shù)淖詣?dòng)化軌道吊大車定位控制系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于磁釘?shù)淖詣?dòng)化軌道吊大車定位控制系統(tǒng)，包括大車軌道、在大車軌道上行駛的軌道吊大車以及分別安裝于軌道吊大車上的定位單元和控制單元，所述的定位單元包括依次連接的主控制器、變頻驅(qū)動(dòng)器和編碼器，所述的控制單元包括分別安裝于軌道吊大車上，且相互連接的大車驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述的定位單元還包括與主控制器連接的磁釘組件，用于傳輸基準(zhǔn)位置，所述的控制單元還包括分別與主控制器、大車驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的PID控制器，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量ΔREF；

所述的主控制器根據(jù)磁釘組件和變頻驅(qū)動(dòng)器傳輸?shù)男畔ⅲ?jì)算得到大車位置，實(shí)現(xiàn)軌道吊大車的定位，所述的PID控制器根據(jù)主控制器傳輸?shù)拇筌囄恢眯畔⒒虼筌囼?qū)動(dòng)器傳輸?shù)牧匦畔ⅲ?jì)算得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量ΔREF，實(shí)現(xiàn)軌道吊大車的驅(qū)動(dòng)控制。

進(jìn)一步地，所述的磁釘組件包括分別安裝于軌道吊大車海陸兩側(cè)的天線和分別安裝于大車軌道海陸兩側(cè)近旁的磁釘，所述的磁釘均勻設(shè)置，且兩個(gè)相鄰磁釘?shù)拈g隔距離為8-10米；