[發明專利]一種起重機雙擺系統開環優化防搖控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110268068.8
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113044714B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 汪小凱;吳慶祥;夏明輝;華林
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B66C13/06
• 分類號: B66C13/06;B66C13/48
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種起重機雙擺系統開環優化防搖控制方法及系統，該方法包括以下步驟：S1、建立分布式質量負載起重機雙擺系統模型，將分布式質量負載的振動分為繞卷筒的準單擺和繞吊鉤的二級擺；S2、利用數值分析方法計算準單擺周期，確定對應的準單擺繩長；S3、基于準單擺繩長，建立準單擺模型，根據極小值原理建立抑制準單擺振動的時間最優控制軌跡；S4、根據振動系統的矩形脈沖響應規律，建立二級擺振動抑制策略；S5、結合時間最優控制軌跡和二級擺振動抑制策略，得到時間最優防搖控制方法。本發明通過時間最優軌跡抑制準單擺振動，通過振蕩抑制策略抑制二級擺振動，最終實現分布式質量負載的消擺控制，提高了起重機工作效率和運行安全性。

技術領域

本發明屬于起重機技術領域，具體涉及一種起重機雙擺系統開環優化防搖控制方法及系統。

背景技術

橋式起重機作為應用最廣泛的起重機類型，廣泛應用于倉庫、制造車間、裝配廠、鋼廠、港口等重要場所。橋式起重機的起升機構通過柔性鋼絲繩來實現貨物的起吊，因此橋式起重機是一種典型的欠驅動系統。在小車和大車速度變化時，不可避免的會發生負載的振動。負載長時間的擺動將嚴重影響起重機的工作效率，甚至威脅周圍設備和工作人員的安全，造成安全事故。因此，抑制負載的擺動是起重機控制中需要解決的關鍵問題。

目前，起重機的防搖控制大致可以分為開環控制和閉環控制兩種。閉環控制利用測量值與期望值之間的偏差來實現有效載荷的平穩運輸，主要包括PID控制、滑模控制、模糊控制、自適應跟蹤控制、能量耦合控制、非線性控制等。然而閉環控制也面臨許多挑戰，例如起重機狀態的精確測量問題，特別是起重機雙擺系統中負載角度的測量。同時還需要解決人工操作和控制系統之間的協調問題。另一方面，開環控制基于起重機動力學分析，通過規劃大車和小車的運動軌跡來實現負載擺動的抑制，主要包括輸入整形技術、平滑命令、離線軌跡規劃等控制方法。上述這些方法均可以實現負載擺動的抑制，但是大多數控制方法主要應用于起重機單擺系統，當應用于起重機雙擺系統時，其控制性能將降低。同時，目前研究中大多將負載作為點質量，并建立點質量單擺或雙擺模型。而起重機實際應用中，例如角鋼倉庫、棒材倉庫等，特殊的負載形狀和起升機構將導致復雜的分布式質量負載起重機雙擺效應。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種起重機雙擺系統開環優化防搖控制方法及系統，實現分布式質量負載擺動的抑制和消除，提高起重機的工作效率和運行安全性。

本發明提供的技術方案如下：

一種起重機雙擺系統開環優化防搖控制方法，包括以下步驟：

S1、建立分布式質量負載起重機雙擺系統模型，將分布式質量負載的振動分為繞卷筒的準單擺和繞吊鉤的二級擺；

S2、利用數值分析方法計算準單擺周期，確定對應的準單擺繩長；

S3、基于準單擺繩長建立準單擺模型，根據極小值原理建立抑制準單擺振動的時間最優控制軌跡；

S4、根據振動系統的矩形脈沖響應規律，建立二級擺振動抑制策略；

S5、結合時間最優控制軌跡和二級擺振動抑制策略，得到時間最優防搖控制方法。

優選地，步驟S1具體為：

S11、建立分布式質量負載起重機雙擺系統模型：