門座式起重機(jī)吊鉤工況非剛性連接的同步控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于門座式起重機(jī)吊鉤工況的控制裝置，特別是一種支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作于吊鉤工況的門座式起重機(jī)吊鉤工況非剛性連接的同步控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，門座式多功能起重機(jī)根據(jù)其抓取貨物的特性可工作在抓斗或吊鉤工況。其支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸之間無剛性連接。
[0003]運(yùn)行于抓斗工況時(shí):其支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)在開斗抓取散料時(shí)是分別受控的，即其速度給定指令是不同的，兩者之間無位置同步的要求，在閉斗完成并上升下降時(shí)，兩臺(tái)電機(jī)做同步運(yùn)行，其速度給定指令相同，其位置同步性可由外部PLC控制器根據(jù)記錄靜態(tài)時(shí)開斗與閉斗時(shí)兩臺(tái)電機(jī)的位置差來實(shí)時(shí)保證。
[0004]運(yùn)行于吊鉤工況時(shí)，支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)相當(dāng)于通過外掛吊鉤實(shí)現(xiàn)非剛性連接，兩者的速度給定指令相同，但其位置差無法像抓斗工況那樣進(jìn)行靜態(tài)記錄。通常兩臺(tái)電機(jī)的速度一致性及位置同步性是依靠兩臺(tái)同品牌的變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)參數(shù)一致的電機(jī)來保證的，但是在控制過程中，只有電機(jī)軸轉(zhuǎn)速是受閉環(huán)控制的，而且變頻器接受的外部指令也只有速度給定指令，沒有位置給定指令，這種速度閉環(huán)控制的特性是穩(wěn)態(tài)速度差為零，但是加減速時(shí)的速度差不為零，由于電機(jī)軸的位置實(shí)際上不受控，因此任何由于電機(jī)參數(shù)的不一致、變頻器控制特性不一致導(dǎo)致的位置差都無法被控制為零，尤其在操作員頻繁點(diǎn)動(dòng)吊鉤時(shí)，位置差更變得明顯，當(dāng)位置差大到使支持繩或者開閉繩末端的配重塊嵌入吊鉤的滑輪當(dāng)中時(shí)，滑輪很容易被配重塊頂壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致支持繩或開閉繩從吊鉤中脫落，導(dǎo)致重物意外下墜的事故。如果支持繩電機(jī)與開閉繩電機(jī)采用不同品牌的變頻器驅(qū)動(dòng)，由于不同品牌變頻器的動(dòng)態(tài)控制特性不一致性更大，則在吊鉤工況時(shí)，支持繩與開閉繩位置不同步的現(xiàn)象更容易發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種將速度給定進(jìn)行積分得到位置給定的方法，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制和速度閉環(huán)控制，能夠在吊鉤工況的動(dòng)態(tài)過程中嚴(yán)格保證開閉繩與支持繩的全程同步，避免由于不同步造成的滑輪損壞問題以及更嚴(yán)重的重物下墜事故的門座式起重機(jī)吊鉤工況非剛性連接的同步控制方法，以克服普通變頻器只有速度閉環(huán)控制導(dǎo)致抓斗式起重器運(yùn)行于吊鉤工況下無法實(shí)現(xiàn)開閉繩與支持繩位置同步的不足。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種門座式起重機(jī)吊鉤工況非剛性連接的同步控制方法，所述起重機(jī)吊鉤由支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制工作，所述支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別由支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器與開閉繩電機(jī)控制變頻器控制，兩個(gè)變頻器的速度給定曲線完全一樣，通過對(duì)所述速度給定曲線積分得到電機(jī)的位置給定曲線，其特點(diǎn)是:兩臺(tái)變頻器分別對(duì)由脈沖編碼器得到的速度反饋信號(hào)進(jìn)行積分，生成位置反饋信號(hào)，位置給定信號(hào)與位置反饋信號(hào)的差值經(jīng)過一個(gè)比例調(diào)節(jié)器后生成實(shí)際的速度給定值，該速度給定與速度反饋信號(hào)的差值再經(jīng)過傳統(tǒng)的比例積分調(diào)節(jié)器生成矢量控制方式下的轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)，控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0008]一種門座式起重機(jī)吊鉤工況非剛性連接的同步控制方法，所述起重機(jī)吊鉤由支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制工作，所述支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)由支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器與開閉繩電機(jī)控制變頻器控制，其特點(diǎn)是:將支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器設(shè)為給定曲線控制變頻器，支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器按照輸入的速度給定曲線做速度閉環(huán)運(yùn)行；將開閉繩電機(jī)控制變頻器設(shè)為跟蹤控制變頻器，開閉繩電機(jī)控制變頻器同時(shí)獲取支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器的速度反饋信號(hào)和自身控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)，將支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器所控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)進(jìn)行積分得到支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器所控制電機(jī)的位置信號(hào)，再將所述電機(jī)的位置信號(hào)與自身控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)積分得到的位置信號(hào)之差經(jīng)過比例調(diào)節(jié)器后得到自身控制電機(jī)的速度給定信號(hào)，將得到自身控制電機(jī)的速度給定信號(hào)與自身控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)之差經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器后得到采用既有技術(shù)的矢量控制方式下的自身控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)，從而調(diào)節(jié)自身控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出；
[0009]或者
[0010]將開閉繩電機(jī)控制變頻器設(shè)為給定曲線控制變頻器，將支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制變頻器設(shè)為跟蹤控制變頻器。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:在門座式起重機(jī)工作于吊鉤工況時(shí)，如果支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩電機(jī)所用變頻器相同，則可通過本發(fā)明的方法對(duì)速度信號(hào)積分生成位置給定信號(hào)，使得電機(jī)工作于位置閉環(huán)與速度閉環(huán)狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)的位置同步；本發(fā)明在門座式起重機(jī)工作于吊鉤工況時(shí)，如果支持繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)與開閉繩電機(jī)所用變頻器不相同，則可由其中一臺(tái)可修改程序的變頻器通過本發(fā)明的方法讀取自身和另一臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，通過對(duì)另一臺(tái)電機(jī)的速度反饋信號(hào)積分得到自身的位置給定信號(hào)，使得自身電機(jī)工作于位置閉環(huán)與速度閉環(huán)狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)另一臺(tái)電機(jī)的位置跟隨，從而實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)的位置同步。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的控制原理圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的控制原理圖。
[0016]圖中:1-吊鉤，2-吊鉤滑輪，3-支持繩卷筒，4-開閉繩卷筒，5-開閉繩平衡塊，6-支持繩平衡塊，7-支持繩電機(jī)，8-開閉繩電機(jī)，9-支持繩電機(jī)變頻器，10-開閉繩電機(jī)變頻器，11-支持繩電機(jī)速度編碼器，12-開閉繩電機(jī)速度編碼器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]開閉繩電機(jī)控制變頻器與支持繩電機(jī)控制變頻器在吊鉤工況下會(huì)接受相同的外部速度給定信號(hào)，速度信號(hào)給定的方式可以通過端子組合給定或者通信給定，結(jié)合變頻器內(nèi)部的加減速時(shí)間設(shè)定生成電機(jī)的速度給定曲線，兩個(gè)變頻器的速度給定曲線是完全一樣的，如果兩臺(tái)電機(jī)只受相同速度給定曲線的控制，那么電機(jī)參數(shù)和變頻器控制參數(shù)的微小不一致都會(huì)導(dǎo)致兩臺(tái)電機(jī)的位置不完全同步。因此，通過對(duì)所述速度給定曲線積分會(huì)得到電機(jī)的位置給定曲線，兩臺(tái)電機(jī)的位置給定曲線也是完全一樣的，此時(shí)，兩臺(tái)變頻器分別對(duì)由脈沖編碼器得到的速度反饋信號(hào)進(jìn)行積分，生成位置反饋信號(hào)，位置給定信號(hào)與位置反饋信號(hào)的差值經(jīng)過一個(gè)比例調(diào)節(jié)器后生成實(shí)際的速度給定值，該速度給定與速度反饋信號(hào)的差值再經(jīng)過傳統(tǒng)的比例積分調(diào)節(jié)器生成矢量控制方式下的轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)，控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。由于引入了位置閉環(huán)，且兩臺(tái)電機(jī)的位置指令完全一致，則在變頻器控制電機(jī)運(yùn)行的任何時(shí)刻都能保證兩臺(tái)電機(jī)的位置同步，從而避免了不同步帶來的后果。
[0019]以上的控制方式得以實(shí)現(xiàn)的前提是兩臺(tái)變頻器都能運(yùn)行同樣的控制程序，當(dāng)兩臺(tái)變頻器之一為其他品牌變頻器時(shí)，由于無法更改其控制方式，需要另一臺(tái)能夠修改控制程序的變頻器對(duì)其他品牌變頻器做位置跟蹤。此時(shí)，其他品牌變頻器仍按照輸入的速度給定曲線做速度閉環(huán)運(yùn)行，另一臺(tái)能夠修改控制程序的變頻器同時(shí)獲取其他品牌變頻器所控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)和自身控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)，將其他品牌變頻器所控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)進(jìn)行積分得到其他品牌變頻器所控制電機(jī)的位置信號(hào)，將其與自身控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)積分得到的位置信號(hào)之差經(jīng)過比例調(diào)節(jié)器后得到自身控制電機(jī)的速度給定信號(hào)，將其與自身控制電機(jī)的速度反饋信號(hào)之差經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器后得到采用既有技術(shù)的矢量控制方式下的自身控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)，從而調(diào)節(jié)自身控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。
[0020]實(shí)施例1:
[0021 ] 如圖1所示，支持繩變頻器9驅(qū)動(dòng)支持繩電機(jī)7帶動(dòng)支持繩卷筒3轉(zhuǎn)動(dòng)，開閉繩變頻器10驅(qū)動(dòng)開閉繩電機(jī)8帶動(dòng)開閉繩卷