[發(fā)明專利]一種起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110811033.4
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113485469B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張煥兵;龐珽;程華國;韓文劍;曹睿
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢港迪電氣有限公司
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;B66C13/12
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42247
• 代理人: 王昌亮

本發(fā)明提供了一種起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法及其系統(tǒng)，包括如下步驟：S1.利用懸鏈線方程計算出電纜合理卷繞曲線對應(yīng)的最大張力F；S2.將S1計算出來的最大張力F作為預(yù)設(shè)張力F_preset，計算電纜實際卷繞張力F_actual；S3.通過S2計算出來的電纜實際卷繞張力F_actual來計算電機實際卷繞轉(zhuǎn)矩M_motor，對起重機大車電纜卷盤實時張力進行控制。通過基于PC機的控制算法，已經(jīng)保證了起重機大車電纜卷盤在電纜卷繞運動控制過程中的實時合理張力，位置環(huán)閉環(huán)控制只是多了一重電氣保護功能，而非傳統(tǒng)意義上的閉環(huán)PID控制思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及起重機領(lǐng)域，具體而言，涉及一種起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

起重機大車電纜卷盤的技術(shù)難點是既要保證卷繞速度與設(shè)備移動速度的同步，同時還要保證卷繞過程中電纜所受拉力適中。隨著起重機械需要行走的距離更遠，以致卷盤的內(nèi)層到外層的卷繞半徑相差3倍甚至更大，它的恒定力矩輸出對電纜提出了更高的抗拉力要求。因為在滿足外層電纜卷取力要求的條件下，由于磁性聯(lián)軸器的卷繞力矩近似恒定，因此內(nèi)層電纜要承受的張力會比外層大3倍以上，對于內(nèi)嵌光纖的高壓電纜或承載張力小的電纜而言，容易造成損壞。

由于卷盤要求容纜較多，卷盤卷徑較大，在卷盤收放電纜過程中，電纜受到的張力波動幅度很大，很容易使電纜外皮破損。在電流大，卷盤剛性要求高，轉(zhuǎn)動慣量大，加速度大，速度快的情況下，傳統(tǒng)的電纜卷盤基本采用單層多排纏繞的滾筒形式，為了確保電纜的張力始終小于電纜抗拉力，單獨采用矢量變頻器控制變頻控制電機的力矩不能夠很好滿足加速響應(yīng)要求。在大車電纜卷盤變頻控制系統(tǒng)中，針對單獨采用矢量變頻器控制的恒張力控制變頻電纜卷盤的缺點，目前的起重機大車電纜卷盤控制方法主要是結(jié)合變頻器的電氣控制特點和機械柔性驅(qū)動特點，電纜在卷繞過程中就有了電氣和機械的雙重保護，但是變頻控制電機的力矩仍然不能夠很好滿足加速響應(yīng)要求，電纜損壞導(dǎo)致事故的情況仍時有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是：電纜在卷繞過程中電氣和機械的雙重保護仍不足以保證變頻控制電機的力矩滿足加速響應(yīng)要求。

為解決上述問題，一方面，本發(fā)明提供一種起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法，其中，包括如下步驟：

S1.利用懸鏈線方程計算出電纜合理卷繞曲線對應(yīng)的最大張力F；

S2.將S1計算出來的最大張力F作為預(yù)設(shè)張力F_preset，計算電纜實際卷繞張力F_actual；

S3.通過S2計算出來的電纜實際卷繞張力F_actual來計算電機實際卷繞轉(zhuǎn)矩M_motor，對起重機大車電纜卷盤實時張力進行控制。

優(yōu)選地，所述步驟S1包括如下步驟：

根據(jù)起重機大車電纜卷盤繞出電纜的合理CD曲線得到對應(yīng)電纜的懸鏈曲線，其方程為：

式(1)中，x、y為懸鏈曲線上點的橫、縱坐標(biāo)，H為電纜D點最大張力F的水平分力，q為電纜單位長度的重量。

(A)水平分力H的計算

以曲線與地面的切點C為坐標(biāo)原點，計算時根據(jù)合適的曲線形狀和工況，先給出曲線上任意一點的坐標(biāo)(x₀，y₀)，例如(2，2.5)，代入式(1)得：

令(q/H)x₀＝Z，整理式(2)得到超越方程式(3)：

將式(3)變成函數(shù)形式F(Z)：