本發(fā)明涉及起重機(jī)防搖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)及其精確定位方法。

背景技術(shù)：

起重機(jī)作為重要的物流運(yùn)輸工具，廣泛應(yīng)用于工廠車間、貨運(yùn)碼頭、礦物開采等場(chǎng)所，并且為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的快速需求，開始向智能化、數(shù)字化和自動(dòng)化等方向發(fā)展，其工作過程一般包括啟動(dòng)加速、勻速運(yùn)行和減速停止。起重機(jī)的欠阻尼特性使得其運(yùn)行機(jī)構(gòu)在加速過程或者減速過程中由于慣性力作用不可避免的會(huì)出現(xiàn)起吊負(fù)載的偏擺，嚴(yán)重影響了起重機(jī)的裝卸效率，同時(shí)隨著起重機(jī)的高速化和大型化，運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度加快，起吊繩長(zhǎng)增加，進(jìn)一步加劇了負(fù)載的偏擺，增大了負(fù)載偏擺幅度，威脅操作人員和周圍設(shè)備的安全。起重機(jī)防搖技術(shù)可以控制大小車快速運(yùn)輸負(fù)載到達(dá)指定位置，且運(yùn)輸過程中保持負(fù)載偏擺角度盡量小，甚至無負(fù)載偏擺。因此其作為抑制負(fù)載偏擺、提高起重機(jī)工作效率、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化車間的關(guān)鍵技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)商和研究學(xué)者們的廣泛關(guān)注。

目前，起重機(jī)防搖主要包括機(jī)械式防搖和電子式防搖兩種，其中機(jī)械式防搖通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的改善或者液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)阻尼或者提高系統(tǒng)剛度來抑制和消除負(fù)載的擺動(dòng)，其研究時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)相對(duì)比較成熟，實(shí)現(xiàn)形式多樣，如輔助鋼絲繩式、分離小車式、倒八字鋼絲繩式、液壓油缸式、剛性導(dǎo)筒制動(dòng)式、蹺板梁式、摩擦離合器式、斜拉繩式、交叉鋼絲繩等。然而機(jī)械式防搖通常具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、體積和質(zhì)量大、維修保養(yǎng)工作量大等不足。電子式防搖利用智能控制技術(shù)，利用控制理論實(shí)現(xiàn)消搖防擺的目的，其形式包括輸入整形、最優(yōu)控制等控制的開環(huán)防搖和包括自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等控制的閉環(huán)控制?，F(xiàn)在國(guó)外應(yīng)用比較成熟的是開環(huán)防搖，國(guó)內(nèi)應(yīng)用更多的是機(jī)械式防搖，而閉環(huán)防搖由于防搖策略還處于探索實(shí)驗(yàn)階段，實(shí)際應(yīng)用較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要針對(duì)現(xiàn)有裝置的不足，提供一種起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)及其精確定位方法，其可以有效抑制負(fù)載偏擺，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)負(fù)載的精確定位，明顯提高起重機(jī)運(yùn)行安全性、工作效率和防搖控制精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的一種起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)及其精確定位方法，其裝置包括設(shè)置在吊臂上可延吊臂方向移動(dòng)的大車，所述大車上設(shè)有與大車運(yùn)動(dòng)方向垂直的小車，所述小車上設(shè)有起升機(jī)構(gòu)，所述起升機(jī)構(gòu)包括控制卷筒和吊繩，所述吊繩的底端設(shè)有吊具，還包括防搖控制器和監(jiān)控輸入端，所述小車的底部設(shè)有導(dǎo)向裝置，所述控制卷筒上設(shè)有繩長(zhǎng)測(cè)量傳感器，所述導(dǎo)向裝置、繩長(zhǎng)測(cè)量傳感器和監(jiān)控輸入端均與防搖控制器連通，所述防搖控制器分別與大車和小車的電機(jī)連通。

進(jìn)一步地，所述小車底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)底座，所述導(dǎo)向裝置安裝在旋轉(zhuǎn)底座下底面。

更進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向裝置和吊繩水平連線的方向與大車運(yùn)行方向一致。

一種起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)的精確定位方法，包括如下步驟：

步驟1：通過監(jiān)控輸入端設(shè)定起重機(jī)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)繩長(zhǎng)測(cè)量傳感器實(shí)時(shí)采集起吊繩的繩長(zhǎng)數(shù)據(jù)，并傳輸給防搖控制器；

步驟2：防搖控制器完成吊繩長(zhǎng)度的誤差補(bǔ)償，得到有效吊繩的長(zhǎng)度，并將其傳輸給防搖控制器；

步驟3：防搖控制器通過運(yùn)算，計(jì)算得到負(fù)載偏擺周期和運(yùn)行機(jī)構(gòu)速度等防搖控制參數(shù)，最終防搖控制器根據(jù)起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法控制大車和小車的電機(jī)，從而運(yùn)行起重機(jī)的防搖。

進(jìn)一步地，所述步驟3中起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法包括：

根據(jù)起重機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析，確定負(fù)載偏擺角度和小車加速度之間的關(guān)系，起重機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程為：

式中，l為負(fù)載起吊繩長(zhǎng)，θ為負(fù)載在豎直方向上的偏擺角度，為小車的加速度。

更進(jìn)一步地，所述起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法還包括：

由于起重機(jī)運(yùn)動(dòng)為大車和小車方向的分別運(yùn)動(dòng)，則有大車方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律將于小車運(yùn)動(dòng)方向上相同，因此本防搖系統(tǒng)通過分別控制大車和小車方向上的運(yùn)動(dòng)抑制負(fù)載偏擺，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的防搖；利用前饋控制理論基于輸入整形控制方法可以得到n脈沖時(shí)起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)前饋校正響應(yīng)函數(shù)u(t)：

式中，ai和ai+1為第i和i+1個(gè)脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)幅值，ti和ti+1為第i和i+1個(gè)脈沖響應(yīng)響應(yīng)時(shí)間，“·”為卷積運(yùn)算符號(hào)，t為系統(tǒng)偏擺周期，σ為衰減系數(shù)，ζ為負(fù)載偏擺阻尼比，

進(jìn)一步地，其特征在于：所述起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法具體過程如下：

假設(shè)負(fù)載由靜止?fàn)顟B(tài)起升一定高度后繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器測(cè)量值為l1，然后控制負(fù)載起升高度h，并且得到繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器測(cè)量值l2，則有傳感器測(cè)量值與負(fù)載實(shí)際起升高度之間的比值b為進(jìn)一步通過控制小車在無防搖狀態(tài)下運(yùn)行5s，測(cè)量負(fù)載偏擺10個(gè)周期的時(shí)間t，計(jì)算得到負(fù)載偏擺繩長(zhǎng)l3，其公式為：

將l3與繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器測(cè)量繩長(zhǎng)l4進(jìn)行比較得到兩者差值δl，其計(jì)算公式為δl＝l4-l3；通過負(fù)載起吊繩長(zhǎng)的誤差補(bǔ)償獲得了負(fù)載的有效繩長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了繩長(zhǎng)變化情況下的起重機(jī)防搖的精確控制。

更進(jìn)一步地，所述步驟3中：

防搖控制參數(shù)還包括起重機(jī)防搖距離s和偏擺角度θ，其中：

起重機(jī)防搖距離s的確定方法：起重機(jī)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)負(fù)載的吊繩的繩長(zhǎng)和大車、小車的運(yùn)行頻率，利用起重機(jī)開環(huán)防搖擺控制方法，得到起重機(jī)最大運(yùn)行速度vmax、運(yùn)行速度分段數(shù)n、加速時(shí)間ta和勻速時(shí)間t等參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度得到每段運(yùn)行速度v，計(jì)算出減速過程中的起重機(jī)防搖距離s；偏擺角度θ的計(jì)算：將導(dǎo)向裝置安裝高度h與上述計(jì)算的起重機(jī)防搖距離s輸入控制器進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)向裝置與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：其基于繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器起吊繩長(zhǎng)測(cè)量，通過起吊負(fù)載繩長(zhǎng)補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)負(fù)載起吊繩長(zhǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量和偏擺周期的精確計(jì)算，進(jìn)一步通過控制起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)在加速過程中的運(yùn)行、勻速過程中的運(yùn)行和減速過程中的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)負(fù)載運(yùn)輸過程中的全過程防搖；進(jìn)而，在起重機(jī)上安裝導(dǎo)向裝置，根據(jù)開環(huán)防搖參數(shù)計(jì)算出導(dǎo)向裝置的偏轉(zhuǎn)方向和角度，并通過發(fā)射指示信號(hào)進(jìn)行負(fù)載智能定位，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)負(fù)載的精確定位功能。本發(fā)明可通過利用開環(huán)防搖的運(yùn)行距離，提高起重機(jī)防搖的運(yùn)行穩(wěn)定性和控制精度，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安全性高，有利于實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的智能化和自動(dòng)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為大車防搖距離和導(dǎo)向裝置偏轉(zhuǎn)角度示意圖；

圖3為起重機(jī)運(yùn)行速度示意圖；

圖4為本發(fā)明控制流程示意圖；

圖5為起重機(jī)前饋控制系統(tǒng)示意圖；

圖6為起重機(jī)前饋開環(huán)防搖系統(tǒng)消擺示意圖；

圖7為起重機(jī)防搖控制系統(tǒng)仿真前饋信號(hào)脈沖圖；

圖8為起重機(jī)前饋開環(huán)防搖控制算法仿真模型負(fù)載偏擺角度變化示意圖。

圖中：大車1、小車2、起升機(jī)構(gòu)3(其中：控制卷筒3.1、吊繩3.2、吊具3.3)、導(dǎo)向裝置4。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1～3所示的一種起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)，其裝置包括設(shè)置在吊臂上可延吊臂方向移動(dòng)的大車1，所述大車1上設(shè)有與大車1運(yùn)動(dòng)方向垂直的小車2，所述小車2上設(shè)有起升機(jī)構(gòu)3，所述起升機(jī)構(gòu)3包括控制卷筒3.1和吊繩3.2，所述吊繩3.2的底端設(shè)有吊具3.3，還包括防搖控制器和監(jiān)控輸入端，所述小車2的底部設(shè)有導(dǎo)向裝置4，所述小車2底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)底座2.1，所述導(dǎo)向裝置4安裝在旋轉(zhuǎn)底座2.1下底面。所述導(dǎo)向裝置4和吊繩3.2水平連線的方向與大車1運(yùn)行方向一致。所述控制卷筒3.1上設(shè)有繩長(zhǎng)測(cè)量傳感器，所述導(dǎo)向裝置4、繩長(zhǎng)測(cè)量傳感器和監(jiān)控輸入端均與防搖控制器連通，所述防搖控制器分別與大車1和小車2的電機(jī)連通。

一種起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)的精確定位方法，包括如下步驟：

步驟1：通過監(jiān)控輸入端設(shè)定起重機(jī)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)繩長(zhǎng)測(cè)量傳感器實(shí)時(shí)采集起吊繩3.2的繩長(zhǎng)數(shù)據(jù)，并傳輸給防搖控制器；

步驟2：防搖控制器完成吊繩3.2長(zhǎng)度的誤差補(bǔ)償，得到有效吊繩3.2的長(zhǎng)度，并將其傳輸給防搖控制器；

步驟3：防搖控制器通過運(yùn)算，計(jì)算得到負(fù)載偏擺周期和運(yùn)行機(jī)構(gòu)速度等防搖控制參數(shù)，最終防搖控制器根據(jù)起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法控制大車1和小車2的電機(jī)，從而運(yùn)行起重機(jī)的防搖；

其中起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法包括：

根據(jù)起重機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析，確定負(fù)載偏擺角度和小車2加速度之間的關(guān)系，起重機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程為：

式中，l為負(fù)載起吊繩長(zhǎng)，θ為負(fù)載在豎直方向上的偏擺角度，為小車2的加速度；

起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法還包括：

由于起重機(jī)運(yùn)動(dòng)為大車1和小車2方向的分別運(yùn)動(dòng)，則有大車1方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律將于小車2運(yùn)動(dòng)方向上相同，因此本防搖系統(tǒng)通過分別控制大車1和小車2方向上的運(yùn)動(dòng)抑制負(fù)載偏擺，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的防搖；利用前饋控制理論基于輸入整形控制方法可以得到n脈沖時(shí)起重機(jī)智能防搖擺控制系統(tǒng)前饋校正響應(yīng)函數(shù)u(t)：

式中，ai和ai+1為第i和i+1個(gè)脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)幅值，ti和ti+1為第i和i+1個(gè)脈沖響應(yīng)響應(yīng)時(shí)間，“·”為卷積運(yùn)算符號(hào)，t為系統(tǒng)偏擺周期，σ為衰減系數(shù)，ζ為負(fù)載偏擺阻尼比，

起重機(jī)開環(huán)前饋防搖算法具體過程如下：

假設(shè)負(fù)載由靜止?fàn)顟B(tài)起升一定高度后繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器測(cè)量值為l1，然后控制負(fù)載起升高度h，并且得到繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器測(cè)量值l2，則有傳感器測(cè)量值與負(fù)載實(shí)際起升高度之間的比值b為進(jìn)一步通過控制小車在無防搖狀態(tài)下運(yùn)行5s，測(cè)量負(fù)載偏擺10個(gè)周期的時(shí)間t，計(jì)算得到負(fù)載偏擺繩長(zhǎng)l3，其公式為：

將l3與繩長(zhǎng)檢測(cè)傳感器測(cè)量繩長(zhǎng)l4進(jìn)行比較得到兩者差值δl，其計(jì)算公式為δl＝l4-l3；通過負(fù)載起吊繩長(zhǎng)的誤差補(bǔ)償獲得了負(fù)載的有效繩長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了繩長(zhǎng)變化情況下的起重機(jī)防搖的精確控制。

防搖控制參數(shù)還包括起重機(jī)防搖距離s和偏擺角度θ，其中：

起重機(jī)防搖距離s的確定方法：起重機(jī)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)負(fù)載的吊繩3.2的繩長(zhǎng)和大車1、小車2的運(yùn)行頻率，利用起重機(jī)開環(huán)防搖擺控制方法，得到起重機(jī)最大運(yùn)行速度vmax、運(yùn)行速度分段數(shù)n、加速時(shí)間ta和勻速時(shí)間t等參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度得到每段運(yùn)行速度v，計(jì)算出減速過程中的起重機(jī)防搖距離s；偏擺角度θ的計(jì)算：將導(dǎo)向裝置安裝高度h與上述計(jì)算的起重機(jī)防搖距離s輸入控制器進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)向裝置與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ。

如圖4～8，本發(fā)明實(shí)際使用時(shí)：

情況一：當(dāng)只有大車1運(yùn)行時(shí)，根據(jù)負(fù)載的起吊繩3.2長(zhǎng)和大車1運(yùn)行頻率，利用起重機(jī)開環(huán)防搖控制方法，得到大車1最大運(yùn)行速度vymax、大車1分段數(shù)n1、加速時(shí)間ta1和勻速時(shí)間t1等參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的大車1運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度得到每段運(yùn)行速度v，計(jì)算出減速過程中的起重機(jī)大車1防搖距離s1，其計(jì)算公式為

導(dǎo)向裝置4在大車1運(yùn)行平面內(nèi)與吊繩3.2的安裝偏差距離為s0，將導(dǎo)向裝置4安裝高度h，安裝偏差距離s0與上述計(jì)算的起重機(jī)大車1防搖距離s1輸入控制器進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)向裝置4與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ1；

當(dāng)大車1向y正半軸前行運(yùn)動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)夾角θ1計(jì)算公式為當(dāng)大車1向y負(fù)半軸后退運(yùn)動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)夾角θ1計(jì)算公式為

控制器根據(jù)大車1運(yùn)行方向和上述偏轉(zhuǎn)夾角θ1輸出控制信號(hào)，經(jīng)由系列傳動(dòng)裝置使導(dǎo)向裝置4向大車1運(yùn)行方向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度為上述夾角θ1。導(dǎo)向裝置4發(fā)射出可見的指示信號(hào)，當(dāng)信號(hào)指示點(diǎn)到達(dá)負(fù)載的目標(biāo)位置時(shí)，操作人員松開大車1控制按鈕，吊具3.3經(jīng)過一段緩沖距離準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置。

情況二：當(dāng)只有小車2運(yùn)行時(shí)，根據(jù)負(fù)載的起吊繩3.2長(zhǎng)和小車2運(yùn)行頻率，利用起重機(jī)開環(huán)防搖控制方法，得到小車2最大運(yùn)行速度vxmax、小車2分段數(shù)n2、加速時(shí)間ta2和勻速時(shí)間t2等參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的小車2運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度得到每段運(yùn)行速度v，計(jì)算出減速過程中的起重機(jī)小車2防搖距離s2，其計(jì)算公式為

導(dǎo)向裝置4在小車2運(yùn)行平面內(nèi)與吊繩3.2的安裝偏差距離s0為零，故將導(dǎo)向裝置4安裝高度h與上述計(jì)算的起重機(jī)小車2防搖距離s2輸入控制器進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)向裝置4與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ2，其計(jì)算公式為

控制器根據(jù)小車2運(yùn)行方向和上述偏轉(zhuǎn)夾角θ2輸出控制信號(hào)，經(jīng)由系列傳動(dòng)裝置使導(dǎo)向裝置4向小車2運(yùn)行方向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)幅度為上述夾角θ2。導(dǎo)向裝置4發(fā)射可見的指示信號(hào)，當(dāng)信號(hào)指示點(diǎn)到達(dá)負(fù)載的目標(biāo)位置時(shí)，操作人員松開小車2控制按鈕，吊具3.3經(jīng)過一段緩沖距離準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置。

情況三：當(dāng)大車1和小車2同時(shí)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)負(fù)載的起吊繩3.2長(zhǎng)和大小車2運(yùn)行頻率，利用起重機(jī)開環(huán)防搖控制方法，得到大車1最大運(yùn)行速度vymax、大車1分段數(shù)n1、加速時(shí)間ta1和勻速時(shí)間t1，小車2最大運(yùn)行速度vxmax、小車2分段數(shù)n2、加速時(shí)間ta2和勻速時(shí)間t2等參數(shù)，分別計(jì)算出減速過程中的起重機(jī)大車1防搖距離s1和小車2防搖距離s2，再計(jì)算出起重機(jī)防搖距離s3，其計(jì)算公式為：

導(dǎo)向裝置4在大車1運(yùn)行平面內(nèi)與吊繩3.2的安裝偏差距離為s0,將導(dǎo)向裝置4安裝高度h，安裝偏差距離s0與上述計(jì)算的大車1防搖距離s1、小車2防搖距離s2和起重機(jī)防搖距離s3輸入控制器進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)向裝置4與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ3以及起重機(jī)負(fù)載運(yùn)動(dòng)方向與小車2運(yùn)方向夾角θ4；

負(fù)載運(yùn)動(dòng)方向與小車2運(yùn)方向夾角θ4計(jì)算公式為

當(dāng)大車1向y正半軸前行運(yùn)動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)夾角θ3計(jì)算公式為當(dāng)大車1向y負(fù)半軸后退運(yùn)動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)夾角θ3計(jì)算公式為

控制器根據(jù)大小車2運(yùn)行方向和上述偏轉(zhuǎn)夾角θ3輸出控制信號(hào)，經(jīng)由系列傳動(dòng)裝置先使可旋轉(zhuǎn)底座向大車1和小車2運(yùn)動(dòng)矢量和方向旋轉(zhuǎn)一定角度θ4，再驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置4向大車1和小車2運(yùn)動(dòng)矢量和方向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)幅度為上述夾角θ3。導(dǎo)向裝置4發(fā)射出可見的指示信號(hào)，當(dāng)信號(hào)指示點(diǎn)到達(dá)負(fù)載的目標(biāo)位置時(shí)，操作人員松開大小車2控制按鈕，吊具3.3經(jīng)過一段緩沖距離準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置。

負(fù)載在起重機(jī)防搖擺過程中的偏擺規(guī)律如下：下面將以脈沖時(shí)的起重機(jī)防搖過程為例說明本前饋開環(huán)防搖算法的工作過程，并假設(shè)負(fù)載起吊后位置靜止，即相對(duì)于豎直方向無偏擺角度。首先小車2開始以加速度a1開始加速運(yùn)行，負(fù)載由豎直位置開始沿著小車2運(yùn)動(dòng)相反方向開始偏擺，小車2加速運(yùn)行時(shí)間ta1后以速度v1勻速運(yùn)行，負(fù)載偏擺角度增大，待t/4再次以加速度a2加速運(yùn)行時(shí)間ta2后以v2勻速運(yùn)行，期間負(fù)載偏擺角度進(jìn)一步增大，當(dāng)t/2時(shí)小車2再次以加速a3運(yùn)行，同時(shí)負(fù)載偏擺角度達(dá)到最大，小車2加速運(yùn)行時(shí)間ta3后以v3勻速運(yùn)行，負(fù)載偏擺角度逐漸減小，在3t/4時(shí)刻，小車2再次以加速a4加速運(yùn)行，負(fù)載偏擺角度進(jìn)一步減小，當(dāng)小車2加速運(yùn)行時(shí)間ta4后，負(fù)載偏擺角度最小，即負(fù)載相對(duì)于小車2靜止，偏擺角度為零。通過起重機(jī)前饋開環(huán)防搖控制算法實(shí)現(xiàn)小于一個(gè)負(fù)載偏擺周期內(nèi)的小車2加速過程防搖，有效縮短了起重機(jī)開環(huán)防搖距離，從而提高了起重機(jī)的運(yùn)行的安全性和工作效率。小車2在減速過程是小車2加速過程的相反過程，因此防搖過程相似，方向相反。進(jìn)一步可以知道大車1方向的防搖過程與小車2方向防搖過程相似。

為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施過程，現(xiàn)以大車1運(yùn)行情況為例，其具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)安裝階段：在起重機(jī)卷筒的軸線于小車2底面的垂直投影線上任意位置安裝導(dǎo)向裝置4，其在大車1運(yùn)行平面內(nèi)與吊繩3.2的安裝偏差距離為s0。

(2)初始化階段：起重機(jī)防搖控制系統(tǒng)上電，控制系統(tǒng)各硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，啟動(dòng)無防搖狀態(tài)，并建立通信連接，同時(shí)可以在監(jiān)控顯示上位機(jī)端輸入控制手柄各檔位對(duì)應(yīng)速度，主要是大車1、小車2和起升各檔位速度。

(3)起吊繩3.2長(zhǎng)誤差補(bǔ)償：首先通過控制手柄控制負(fù)載起升一定高度，編碼器測(cè)量繩長(zhǎng)記為l1，然后通過上位機(jī)端控制起升機(jī)構(gòu)起升高度h，編碼器測(cè)量值為l2，計(jì)算得到編碼器測(cè)量值和負(fù)載起升高度比值b；進(jìn)一步分別控制大車1和小車2運(yùn)行5s，同時(shí)分別測(cè)量得到負(fù)載偏擺10個(gè)周期的時(shí)間t1和t2，計(jì)算得到負(fù)載偏擺繩長(zhǎng)l3和l5，并與編碼器測(cè)量繩長(zhǎng)l5比較得到其差值分別為δl1和δl2。

(4)起升階段：起到繩長(zhǎng)誤差補(bǔ)償完成后，啟動(dòng)起重機(jī)智能防搖擺控制程序。同時(shí)控制起升機(jī)構(gòu)將負(fù)載提升至安全高度。

(5)大車1加速防搖運(yùn)行階段：根據(jù)起重機(jī)實(shí)際應(yīng)用情況確定大車1加速運(yùn)行過程次數(shù)n，通過控制器計(jì)算得到大車1每段加速度ai，加速時(shí)間tai，勻速運(yùn)行速度vi和勻速時(shí)間ti等防搖控制參數(shù)。在負(fù)載靜止時(shí)，大車1由靜止開始以加速度ai進(jìn)行加速，負(fù)載開始沿著大車1運(yùn)動(dòng)的相反方向偏擺，大車1加速運(yùn)行時(shí)間ta1后開始以v1勻速運(yùn)行，勻速運(yùn)行時(shí)間為t1，大車1再次以a2加速運(yùn)行ta2后開始勻速運(yùn)行，勻速運(yùn)行時(shí)間為t2，然后大車1將以相同規(guī)律重復(fù)上述加速勻速過程，期間負(fù)載偏擺角度不斷增大，當(dāng)t/2時(shí)刻時(shí)負(fù)載偏擺角度達(dá)到最大，然后大車1將再次加速，負(fù)載偏擺角度將減小，當(dāng)時(shí)間等于t-t(n-1)v時(shí)，負(fù)載偏擺角度最小，負(fù)載相對(duì)于大車1靜止，偏擺角度為零。

(6)大車1減速防搖運(yùn)行階段：根據(jù)起重機(jī)實(shí)際應(yīng)用情況確定大車1減速運(yùn)行過程次數(shù)n，通過控制器計(jì)算得到大車1每段加速度ai，加速時(shí)間tai，勻速運(yùn)行速度vi和勻速時(shí)間ti等防搖控制參數(shù)。大車1由以最大運(yùn)行速度開始以加速度ai進(jìn)行減速，負(fù)載開始沿著大車1運(yùn)動(dòng)的方向偏擺，大車1減速運(yùn)行時(shí)間ta1后開始以v1勻速運(yùn)行，勻速運(yùn)行時(shí)間為t1，大車1再次以a2減速運(yùn)行ta2后開始勻速運(yùn)行，勻速運(yùn)行時(shí)間為t2，然后大車1將以相同規(guī)律重復(fù)上述減速勻速過程，期間負(fù)載偏擺角度不斷增大，當(dāng)t/2時(shí)刻時(shí)負(fù)載偏擺角度達(dá)到最大，然后大車1將再次加速減速，負(fù)載偏擺角度將減小，當(dāng)時(shí)間等于t-t(n-1)v時(shí)，負(fù)載偏擺角度最小，負(fù)載相對(duì)于大車1靜止，偏擺角度為零。

(7)大車1防搖距離s1、導(dǎo)向裝置4偏轉(zhuǎn)方向和角度θ1計(jì)算階段：由大車1最大運(yùn)行速度vymax、大車1分段數(shù)n1、加速時(shí)間ta1和勻速時(shí)間t1等參數(shù)，在控制器中計(jì)算出減速過程中的起重機(jī)大車1防搖距離s1；導(dǎo)向裝置4在大車1運(yùn)行平面內(nèi)與吊繩3.2的安裝偏差距離為s0，將導(dǎo)向裝置4安裝高度h，安裝偏差距離s0與上述計(jì)算的起重機(jī)大車1防搖距離s1輸入控制器進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)向裝置4與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ1；

(8)負(fù)載精確定位階段：控制器根據(jù)大車1前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)方向，輸出控制信號(hào)給導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)發(fā)射指示信號(hào)在地面形成指示點(diǎn)，控制器先通過傳動(dòng)裝置使可旋轉(zhuǎn)底座往大車1運(yùn)行方向偏轉(zhuǎn)90°，再使導(dǎo)向機(jī)構(gòu)向大車1運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度為上述步驟中所計(jì)算出的導(dǎo)向裝置4與負(fù)載豎直方向所成的偏轉(zhuǎn)夾角θ1。當(dāng)操作人員看到指示點(diǎn)到達(dá)負(fù)載的目標(biāo)位置，立刻松開起重機(jī)控制手柄的按鈕，大車1經(jīng)過勻減速過程緩沖一段防搖距離之后精準(zhǔn)停在目標(biāo)位置。

(9)重機(jī)前饋開環(huán)防搖控制系統(tǒng)和負(fù)載精確定位的實(shí)施過程1～8應(yīng)理解只是為了說明本防搖擺控制系統(tǒng)的全部實(shí)施過程，在實(shí)際應(yīng)用中只需要根據(jù)使用需求在安裝調(diào)試過程中進(jìn)行初始設(shè)定即可。

上述試驗(yàn)案例只為更好的說明本發(fā)明專利的內(nèi)在本質(zhì)，并不能限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。起重機(jī)前饋開環(huán)防搖擺控制系統(tǒng)和起重機(jī)負(fù)載精確定位方法應(yīng)理解為基于前饋控制原理和輸入整形理論，采用起吊繩3.2長(zhǎng)誤差補(bǔ)償方法，根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用需求，通過在大車1或者小車2加速和減速過程中利用n脈沖響應(yīng)進(jìn)行校正，利用導(dǎo)向裝置4的指示信號(hào)，實(shí)現(xiàn)小于一個(gè)負(fù)載偏擺周期內(nèi)抑制和消除負(fù)載偏擺，并完成負(fù)載的精確定位功能的起重機(jī)前饋開環(huán)防搖控制算法及負(fù)載精確定位方法。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。