[發(fā)明專利]無沖擊切換的雙擺起重機(jī)隨機(jī)位置定位防搖控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110403448.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN113044715B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪小凱;夏明輝;吳慶祥;華林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B66C13/06
• 分類號(hào): B66C13/06;B66C13/48;B66C13/16
• 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(fā)明提供了一種無沖擊切換的雙擺起重機(jī)隨機(jī)位置定位防搖控制方法，該方法在起重機(jī)大車和小車加速和勻速運(yùn)動(dòng)過程中，通過指定運(yùn)行速度并測(cè)量吊鉤擺角建立擺角單閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制起重機(jī)大車和小車按指定運(yùn)行速度運(yùn)行并抑制負(fù)載擺動(dòng)；在起重機(jī)大車和小車定位過程中，通過測(cè)量吊鉤擺角和小車位移建立擺角和位置雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制起重機(jī)大車和小車定位到操作員期望的位置并使得負(fù)載擺角為零。另外，通過安排一個(gè)過渡過程使起重機(jī)可以由單閉環(huán)控制平滑過渡到雙閉環(huán)控制，消除由于切換沖擊導(dǎo)致的負(fù)載擺動(dòng)。該方法可以顯著提高人工控制雙擺起重機(jī)時(shí)的定位精度，且同時(shí)能夠大幅度降低負(fù)載擺動(dòng)，提高起重機(jī)的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于起重機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種無沖擊切換的雙擺起重機(jī)隨機(jī)位置定位防搖控制方法。

背景技術(shù)

在重型設(shè)備裝配和生產(chǎn)的過程中，由于零件起吊和裝配的位置通常不是預(yù)先設(shè)定的，因此操作員常通過手柄手動(dòng)控制起重機(jī)的起升、運(yùn)輸和卸載過程。當(dāng)起重機(jī)運(yùn)行到操作員期望的位置時(shí)，操作員通過松開手柄發(fā)出停車信號(hào)，但起重機(jī)需要滑行一段距離才能完全停下，這就使得起重機(jī)最終停止的位置與操作員期望的位置間存在定位誤差。傳統(tǒng)控制中，操作員采用提前發(fā)出停車信號(hào)來使起重機(jī)定位到期望位置，但這種方法依賴于操作員的經(jīng)驗(yàn)且無法保證定位精度。另外，起重機(jī)是一種典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在加速和減速的過程中負(fù)載不可避免會(huì)發(fā)生擺動(dòng)。近些年，起重機(jī)防搖技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，但大量的防搖控制方法將起重機(jī)視為一個(gè)單擺系統(tǒng)，即忽略了吊鉤的質(zhì)量，而起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中常表現(xiàn)出雙擺性質(zhì)，這將使得控制難度大大增加。

目前起重機(jī)定位防搖控制技術(shù)主要分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制是基于起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性實(shí)現(xiàn)防搖，常用的開環(huán)控制方法有輸入整形和軌跡規(guī)劃。當(dāng)操作員發(fā)出停車指令時(shí)，開環(huán)控制方法需要起重機(jī)運(yùn)動(dòng)一段距離來實(shí)現(xiàn)防搖作用，這使得手動(dòng)控制起重機(jī)的過程中很難通過開環(huán)控制實(shí)現(xiàn)精確定位。閉環(huán)控制是通過實(shí)時(shí)測(cè)量并利用起重機(jī)的系統(tǒng)狀態(tài)量來抑制負(fù)載擺動(dòng)，常用的閉環(huán)控制方法有PID控制、模糊控制、滑模控制等。但這些閉環(huán)控制方法適合定位位置被預(yù)先設(shè)定好的全自動(dòng)起重機(jī)，而在人工操作起重機(jī)的情況下，定位位置往往是沒有被預(yù)先設(shè)定好的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種無沖擊切換的雙擺起重機(jī)隨機(jī)位置定位防搖控制方法，考慮起重機(jī)的雙擺性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)人工控制起重機(jī)時(shí)的隨機(jī)位置精確定位和負(fù)載擺角抑制，同時(shí)采用無沖擊切換方法消除控制切換帶來的切換沖擊，顯著提高起重機(jī)的工作效率。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種無沖擊切換的雙擺起重機(jī)隨機(jī)位置定位防搖控制方法，該方法利用閉環(huán)控制的方法，通過測(cè)量雙擺起重機(jī)吊鉤擺角和位移并在不同運(yùn)動(dòng)階段采用不同的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載消擺和隨機(jī)位置停車定位，包括以下步驟：

S1、預(yù)設(shè)階段：

設(shè)定起重機(jī)小車或大車運(yùn)行速度v_d和吊鉤擺角θ_d；

S2、雙擺起重機(jī)小車或大車加速和勻速運(yùn)行階段：

以v_d為小車或大車期望運(yùn)行速度，以吊鉤擺角θ_d為期望吊鉤擺角，通過實(shí)時(shí)反饋的吊鉤擺角θ₁構(gòu)建單閉環(huán)角度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)防搖控制；

S3、雙擺起重機(jī)小車或大車控制切換過渡階段：

當(dāng)給出停車指令時(shí)，以此時(shí)起重機(jī)的位置為期望定位位置x_s；

在控制切換過渡過程中，采用預(yù)設(shè)的切換模塊輸出一斜坡信號(hào)；該斜坡信號(hào)與期望吊鉤擺角、以及實(shí)時(shí)反饋的吊鉤擺角θ₁構(gòu)建單閉環(huán)角度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)防搖控制；同時(shí)，根據(jù)期望定位位置x_s和實(shí)時(shí)反饋的起重機(jī)位移x，計(jì)算雙閉環(huán)位置防搖控制輸出，且當(dāng)切換模塊輸出的斜坡信號(hào)幅值與雙閉環(huán)位置防搖控制輸出的幅值相等時(shí)，將切換模塊的輸出設(shè)置為雙閉環(huán)位置防搖控制輸出；