用于控制從起重裝置懸吊的載荷的擺動的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施例公開了一種用于控制從能沿基本上水平軸線移動的電動可滑動件懸吊的載荷的擺動的設(shè)備，該控制設(shè)備包括控制單元和慣性平臺，慣性平臺能夠檢測支承載荷的纜索相對于垂直方向的傾角的代表值并設(shè)有用于將該值通信到控制單元的裝置，其中，控制單元設(shè)有測量并控制電動可滑動件的速度的裝置，并能夠處理代表纜索相對于垂直方向的傾角的值，以便計算并賦予控制動作以使電動可滑動件的速度根據(jù)纜索相對于垂直方向的期望傾角動態(tài)地變化。
【專利說明】
用于控制從起重裝置懸吊的載荷的擺動的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于控制通過諸如橋式起重機、建筑用起重機、電動起重機以及 用于起吊并移動載荷的類似裝置的纜索起重裝置或鏈條起重裝置懸吊的載荷的擺動的設(shè) 備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 如已知的，橋式起重機是指定在不僅室外環(huán)境而且室內(nèi)環(huán)境中起吊并移動物料和 貨物的機器，并通常由可在水平方向上沿一對導(dǎo)軌移動并設(shè)有滑架安裝在其上的橫向構(gòu)件 的橋架構(gòu)成，滑架容納可沿橫向構(gòu)件水平移動的提升機。絞車連接到提升機，絞車具有用來 抓持并升高物體的抓持件，例如吊鉤。
[0003] 絞車具有施加到其上的一條或多條纜索，提升機、中繼設(shè)備和吊鉤的系統(tǒng)通過纜 索使得能夠起吊并移動重物。
[0004] 與這些設(shè)備的使用有聯(lián)系的又一般涉及纜索起重裝置或鏈條起重裝置的主要問 題之一是在其使用過程中保證操作員的全面安全，并考慮到待移動的大重物。
[0005] 這些問題的解決方案已經(jīng)由為進一步細(xì)節(jié)作參考的意大利專利IT 1 386 901和 IT 1 387 564所述的設(shè)備提供。
[0006] 本文所述的起重裝置的安全設(shè)備包括用于檢測離開支承載荷的抓持件的纜索的 至少一條的垂直方向的位移的裝置。
[0007]實施例包括加速度計組的使用，每個加速度計能夠確定載荷抓持件在相應(yīng)正交迪 卡爾軸線上的位移。
[0008] 具體而言，加速度計位于纜索的固定頭部上，即在支承載荷的抓持件的纜索固定 且保證操作員不移動，即不滑動的點。
[0009] 關(guān)于檢測垂直方向的位移的裝置，聲音和/或可視警告裝置或者起吊或移動操作 的停止裝置可與離開垂直方向的位移的確定裝置關(guān)聯(lián)并當(dāng)離開纜索的垂直方向的位移超 過至少預(yù)定閾值時能夠起作用。
[0010]在為更多細(xì)節(jié)作參考的意大利專利IT 1 393 950中描述了另一解決方案。
[0011] 簡言之，上述文獻涉及使得能夠集成管理起吊設(shè)備的的系統(tǒng)，該系統(tǒng)表示為起重 機集成管理服務(wù)(CHMS)。
[0012] 系統(tǒng)使得能夠檢測并登記分類涉及起吊設(shè)備的諸部件的數(shù)據(jù)，以便提高其安全 性，例如，為了能夠以對客戶端來說清晰且簡單的方式管理維護操作。
[0013] 例如，通過位于起重裝置的機載加速度計檢測系統(tǒng)，可以檢測到涉及載荷抓持件 的位移的數(shù)據(jù)、涉及載荷的抓持件在至少正交迪卡爾軸線(Cartesian axis)上的位移的數(shù) 據(jù)和/或涉及起重裝置的單一事件或歷史事件系列的數(shù)據(jù)。
[0014] 其中，系統(tǒng)使得能夠提高在管理維護方面上的效率、尤其是在設(shè)備存在多樣性的 所有那些工業(yè)情況下。
[0015] 所采集的數(shù)據(jù)可以直接在網(wǎng)上進行訪問而不使用安裝在PC上的程序，這使能從任 何互聯(lián)網(wǎng)站的最大總體可訪問性。
[0016] 然而，盡管橋式起重機是經(jīng)受不僅構(gòu)造的而且涉及周期性檢查的特定標(biāo)準(zhǔn)的起重 裝置的事實，下列技術(shù)問題保持公開，基本上與使用裝置的操作員的安全性相關(guān)聯(lián)。
[0017] 這些問題之一由事實產(chǎn)生，該事實是現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備雖然能夠確定載荷相對于垂 直方向的位移，但執(zhí)行基本上以使操作員能夠在過大位移的情況下采取恰當(dāng)決定為目標(biāo)的 確定。然而，它們沒有主動操作以最小化或在任何情況下減小在橋式起重機的操作過程中 的載荷擺動。
[0018] 同樣地，雖然有存在解決涉及起重裝置中的載荷擺動的問題的理論研究，但研究 一般基于仿真或?qū)嶒炇以停话悴豢紤]工業(yè)領(lǐng)域中例如由于操作員和參照標(biāo)準(zhǔn)及其它 因素由其發(fā)送的指令的存在而產(chǎn)生的需求。
[0019] 在文獻US 2005/103738中描述了另一已知設(shè)備，該文獻描述了載荷擺動的控制系 統(tǒng)的幾個實施例。
[0020] 在這種已知控制系統(tǒng)的典型實施例中，提供了兩個慣性平臺。
[0021] 第一慣性平臺被聯(lián)接以測量從諸如起重小車的第二物體懸吊的諸如載荷的第一 物體的加速度，第一慣性平臺產(chǎn)生代表第一物體的加速度的第一信號。
[0022] 第二慣性平臺被聯(lián)接以測量第二物體的加速度，第二慣性平臺產(chǎn)生代表第二物體 的加速度的第二信號。
[0023] US 2005/103738的設(shè)備還包括與第一和第二慣性平臺通信的處理器，該處理器可 工作以至少部分地基于第一和第二信號確定第一物體相對于第二物體的搖擺，搖擺代表第 一物體相對于第二物體的相對位移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于控制并穩(wěn)定不僅在正常操作過程中而且由 于粗魯制動或加速步驟引起的載荷擺動的設(shè)備和工序。
[0025] 本發(fā)明的另一目的在于揭示了一種用于工業(yè)上可適用的控制設(shè)備和工序。
[0026] 本發(fā)明的各種實現(xiàn)方式的最重要目的是提供橋式起重機的穩(wěn)定性的控制過程，該 控制過程利用當(dāng)今可用的計算能力。
[0027] 本發(fā)明的諸目的通過控制從能沿基本上水平軸線移動的電動可滑動件懸吊的載 荷的擺動的設(shè)備來實現(xiàn)，控制設(shè)備包括控制單元和慣性平臺，慣性平臺能夠檢測支承載荷 的纜索相對于垂直方向的傾角的代表值并設(shè)有用于將代表值通信到控制單元的裝置，其 中，控制單元能夠處理代表纜索相對于垂直方向的傾角的值，以便計算并賦予控制動作以 使電動可滑動件的速度根據(jù)纜索相對于垂直方向的期望傾角動態(tài)地變化。
[0028]該實施例的優(yōu)點是其使對起重裝置的滑動件的操作能夠與裝載運動同時發(fā)生，以 便減小擺動并保持所懸吊的載荷盡可能靠近期望位置。
[0029] 在本發(fā)明的另一實施例中，慣性平臺能夠檢測在為起重裝置的相應(yīng)電動滑動件限 定滑動軸線的兩個相互垂直的擺動角中載荷相對于垂直方向的擺動角，并且控制單元能夠 處理諸值，以便計算和賦予電動機控制動作，以便最小化載荷擺動。
[0030] 該實施例的優(yōu)點是，其使得能夠同時在沿相互垂直方向操作的諸如例如在橋式起 重機的情況下滑架和橋架的滑動件上工作，以便減小懸吊載荷的擺動并保持其盡可能接近 期望空間位置。
[0031] 在本發(fā)明的另一實施例中，慣性平臺包括加速度計和陀螺儀。
[0032] 這種實現(xiàn)方式的優(yōu)點是，其使得能夠檢測關(guān)于載荷位置的信息并且通過結(jié)合加速 度計的讀數(shù)與陀螺儀的讀數(shù)，測量具有其代數(shù)符號的載荷擺動角，以便精確確定載荷位置， 又計算諸如例如速度和角加速度之類的動態(tài)參數(shù)。
[0033]在本發(fā)明的另一實施例中，慣性平臺位于支承載荷抓持件的纜索或鏈條的固定頭 部。
[0034]該實施例的優(yōu)點是，其使得能夠精確測量由慣性平臺測量的物理值，位置不受起 重裝置的機構(gòu)的運動，諸如例如可在相應(yīng)纜索上自由滑動的滑輪的運動影響。
[0035]在本發(fā)明的另一實施例中，遠(yuǎn)程處理單元可以與控制單元關(guān)聯(lián)。
[0036] 該實施例的優(yōu)點是，通過使用遠(yuǎn)程處理單元，使得能夠使用由控制單元通過系統(tǒng) 控制和配置軟件以及后處理程序處理的數(shù)據(jù)，以及與CMS平臺對接且與例如PLC、PC等等的 其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對接。
[0037] 本發(fā)明還包括起重裝置，該起重裝置包括可聯(lián)合到能夠?qū)ζ鹬匮b置起作用的控制 設(shè)備的慣性平臺。
[0038] 本發(fā)明的另一實施例涉及通過如前述權(quán)利要求所述的起重裝置控制懸吊載荷的 擺動的工序，其中，包括下列步驟：
[0039] -監(jiān)測支承載荷的纜索相對于垂直方向的傾角的代表值；
[0040] -確定監(jiān)測到的傾角與期望傾角之間的差異以便減小或消除該差異；
[0041] -計算施加到電動可滑動件的馬達(dá)中的至少一個的控制動作；
[0042] -根據(jù)纜索相對于垂直方向的期望傾角，將控制動作施加到電動可滑動件的馬達(dá) 中的至少一個。
[0043] 在本發(fā)明的另一實施例中，計算控制動作的步驟通過考慮載荷與起重裝置的滑動 件的距離的變化來進行。
[0044]該實施例的優(yōu)點由事實給定，該事實是，其使得能夠在所有起重裝置上工作，在起 重裝置中，載荷可以經(jīng)受例如通過能夠升高或降低載荷的提升機或絞車的作用從降低位置 傳到升高位置的相當(dāng)大偏移。
[0045]在本發(fā)明的另一實施例中，其中，對于起重裝置的滑動件的每次啟動，計算步驟和 所計算出的控制動作的施加步驟獨立進行。
[0046]該解決方案的優(yōu)點是，其使得能夠簡化不僅控制動作的計算而且其實際執(zhí)行方 式。
[0047] 該工序的各個方面都可以是借助于包括執(zhí)行過程的步驟的源代碼的計算機程序 的致動器。計算機程序可以例如存儲于與控制單元關(guān)聯(lián)的存儲器中。
【附圖說明】
[0048] 閱讀下面以非限制性實例的方式提供的描述并借助于附圖的各圖，可以了解本發(fā) 明的另外特征和優(yōu)點。
[0049] -圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的控制設(shè)備應(yīng)用于的橋式起重機的透視圖；
[0050] -圖2是圖1所示橋式起重機的示意圖；
[0051 ]-圖3是本發(fā)明的控制設(shè)備的實施例的示意圖；
[0052]-圖4是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的某些相關(guān)參數(shù)的示意圖；
[0053]-圖5示出了涉及控制系統(tǒng)的實施例的架構(gòu)的框圖；
[0054] -圖6示出了描述載荷運動的參數(shù)的測量元件；
[0055] -圖7是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的某些相關(guān)參數(shù)的單一維度上的示意圖；
[0056]-圖8示出了涉及控制系統(tǒng)的另一實施例的架構(gòu)的框圖。
【具體實施方式】
[0057]本發(fā)明涉及控制通過諸如橋式起重機、建筑塔式起重機、電動起重機以及起吊并 移動載荷的類似裝置的纜索起重裝置或鏈條起重裝置懸吊的載荷的擺動的設(shè)備和工序。為 了清楚起見，將參照橋式起重機描述。
[0058]圖1示意性示出了呈現(xiàn)橋架19的橋式起重機10,橋架19包括兩個相互平行梁15、 16,橋架19可沿圖1中用X表示的第一方向移動，該移動通過兩個頭部13、14沿兩個梁33、34 的移動來實現(xiàn)。
[0059] 電動滑架20安裝在橋19上，該滑架可以在兩個導(dǎo)軌15 '、16 '上滑動，每個導(dǎo)軌位于 橋架19的相應(yīng)梁15、16上?；?0可以沿與第一方向X垂直用Y表示的垂直方向滑動。
[0060] 橋架19與裝有變頻器24 '的馬達(dá)24關(guān)聯(lián)，馬達(dá)24使橋架19能夠沿圖1的X軸線移動， 而電動滑架20與也裝有相應(yīng)變頻器的相關(guān)馬達(dá)(為了簡單起見未示出)關(guān)聯(lián)。
[0061] 如下面更詳細(xì)示出的，控制設(shè)備與橋式起重機關(guān)聯(lián)，該控制設(shè)備包括控制單元40， 控制單元40將控制動作賦予橋式起重機的馬達(dá)并指令(每個馬達(dá)的）相應(yīng)變頻器，該變頻器 調(diào)節(jié)與其關(guān)聯(lián)的發(fā)動機的速度。
[0062]在本發(fā)明的變型中，控制單元40可以通過PLC(可編程邏輯控制器)或另一控制單 元來指令，這又對馬達(dá)的變頻器起作用。
[0063]滑輪11與滑架20關(guān)聯(lián)，該滑輪又設(shè)有抓持件12,例如吊鉤，并且可以使用由安裝在 橫向構(gòu)件17上的提升機18操作的纜索27的系統(tǒng)升高或降低載荷(為了簡單起見未示出）。 [0064]因此，根據(jù)工作條件，例如當(dāng)橋架19和/或滑架20運動時，或由操作者施加力時，載 荷的抓持件12可以沿垂直方向升高或降低，但也可以經(jīng)受載荷12偏離垂直方向的移動。 [0065]在圖2中，圖1所示的起重機用其主要部件表示，以突顯慣性平臺30,慣性平臺30能 夠測量支承載荷的抓持件的纜索的移動，如下面描述所示。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的各實施例的主動控制穩(wěn)定性的設(shè)備也與橋式起重機10關(guān)聯(lián)。
[0067] 參照圖3,注意，控制設(shè)備包括慣性平臺30和控制單元40,控制單元能夠?qū)⑦\動指 令賦予控制橋式起重機馬達(dá)啟動的變頻器。
[0068]控制單元40可以接著不僅給調(diào)整啟動橋架19的移動的馬達(dá)24的變頻器24'而且給 調(diào)節(jié)驅(qū)動滑架20的移動的馬達(dá)的變頻器發(fā)出指令;這些指令相互獨立并且可以通過模擬控 制器局域網(wǎng)總線或其它以太網(wǎng)總線連接發(fā)送給馬達(dá)的變頻器。
[0069] 具體地說，慣性平臺30包括三軸加速度計34和陀螺儀36,兩者都可以由微處理器 32管理。
[0070]在優(yōu)選實施例中，控制單元40可以安裝在實際橋式起重機上（如圖3的左部分所 示)并且通過電纜42或以無線的方式與慣性平臺30連接。
[0071]在另一優(yōu)選實施例中，控制單元40可以與例如并入服務(wù)器80中的遠(yuǎn)程控制單元關(guān) 聯(lián)，其中，遠(yuǎn)程單元可以操作控制和系統(tǒng)配置軟件以及數(shù)據(jù)后處理軟件并且可以與如專利 IT 1 393 950所述的起重機集成管理服務(wù)(CHMS)式平臺對接，上述專利為了參考目的而援 引納入本文。
[0072]在本發(fā)明的變型中，慣性平臺30和控制單元40可以集成在單一單元中。
[0073]現(xiàn)參照慣性平臺30,三軸加速度計34能夠測量支承載荷的抓持件12的纜索27的傾 角;然而，所測得的角度僅指示纜索相對于垂直方向的傾斜度，而不包含相對于纜索傾斜的 方向的信息。
[0074]為了完成抓持件12的移動的空間表示，慣性平臺30還包括陀螺儀36。
[0075]如已知的，陀螺儀36是往往保持其旋轉(zhuǎn)軸線定向在固定方向上并因此使得能夠測 量相對于固定方向的定向角度的儀表。
[0076]因此，從由三軸加速度計34和陀螺儀36作出的測量結(jié)果得到的信息的組合用于確 定抓持件12在空間中的位置，如例如用圖2的角度Θ表示的，又用于計算角度隨時間的變化 念以及角加速度^
[0077] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，慣性平臺放置在支承抓持件的纜索的固定頭部上。
[0078] 慣性平臺的這種布置對慣性平臺在滑輪11上的定位來說是優(yōu)選的，因為滑輪11在 纜索27上自由滑動并且抓持件12具有總是保持基本垂直定向的趨勢。因此，滑輪上的加速 度計會有測量比當(dāng)其放置在纜索頭部上時所測得的加速度小得多的加速度的趨勢。
[0079]在任何情況下，來自慣性平臺30的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制單元40以允許控制設(shè)備確認(rèn)必 須提供給滑架20和橋架19的校正。這些校正接著通過操作相應(yīng)驅(qū)動馬達(dá)的變頻器以移動滑 架20和/或橋架19來觸發(fā)，以便在比沒有控制存在的情況下的時間更短的時間內(nèi)將載荷的 抓持件帶到垂直位置或期望角度。
[0080] 控制設(shè)備也可以與橋架和/或滑架的移動結(jié)合動作以將纜索的傾角保持在允許安 全操作的小值內(nèi)。
[0081] 為了說明控制系統(tǒng)的功能，現(xiàn)參照圖4,圖4是根據(jù)僅考慮起重機的部件之一的水 平移動的實例說明的系統(tǒng)的某些相關(guān)參數(shù)的示意圖。
[0082]由于橋式起重機可以包括沿第一軸線的滑架20的移動以及沿垂直于第一軸線的 第二軸線的由橋架19給定的另一移動，因此采用的所有想法都可以應(yīng)用于兩個軸線上。 [0083]因為，然而，這些軸線的運動因其由可獨立于彼此操作的相應(yīng)馬達(dá)產(chǎn)生而彼此分 離，為了簡化，可以單獨參照沿一條軸線，即在本實例中，圖4所示的X軸線的移動的情況，而 沿第二軸線的移動圖式化并可獨立地且以完全類似的方式控制。
[0084]因此，橋式起重機的部件之一，其可以是滑架20或橋架19,作為實例在圖4中示意 性地示出，指示質(zhì)量塊M及其位置X，即質(zhì)量塊M的重心與固定參考點的距離。質(zhì)量塊M可沿軸 線X移動。
[0085] 重量m通過具有長度1的纜索或鏈條束縛于質(zhì)量塊Μ。重量m因此可以像單擺一樣擺 動并且因此可以以角度Θ偏離垂直方向。
[0086] 重量m因此表示起重機必須起吊的重量，其中，根據(jù)個別情況，重量可以由支承載 荷的抓持件或未裝載的抓持件的重量給定。系統(tǒng)的邏輯在兩者情況下保持一樣。
[0087] 因此，為了建立圖4所示的動態(tài)性能的模型，可以采用下列過程。
[0088] 首先，圖4的系統(tǒng)的拉格朗日函數(shù)L可以定義為：
[0089] L = T-U
[0090] 其中，如已知的，T是系統(tǒng)的動能，而U是其勢能。
[0091] 對于圖4所示的系統(tǒng)，使用廣義拉格朗日坐標(biāo)系，可以寫出下列方程：
[0093] 以及
[0094] U=mgl(l-cos9)
[0095] 其中，^是沿軸線X的速度以及&是具有長度1和質(zhì)量m的擺的角速度。
[0096]在這種情況下，已經(jīng)假設(shè)，纜索具有1的恒定長度以及可以被認(rèn)為是不相關(guān)的重 量。
[0097]在這種前提下，圖4的系統(tǒng)的歐拉-拉格朗日方程可以寫為，即：
[0100 ]其中b是代表摩擦力的參數(shù)，以及F是施加到系統(tǒng)的力。
[0101]經(jīng)過計算，下列方程結(jié)果為：
[0104] 將馬達(dá)沿圖4的軸線X移動質(zhì)量塊M的參考速度、;·用作控制變量，并且，在速度控 制是快速且正確的假設(shè)下，可以假設(shè)如下
[0105] 將控制動作定義為并且用條件線性化，得到由方程（1)定義的動 態(tài)模型，方程(1)代表控制動作u和定義質(zhì)量塊m的位置、速度和加速度的動態(tài)參數(shù)之間的關(guān) 系，即：
[0107] 參照圖5,描述涉及本發(fā)明的控制系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0108] 具體地說，在載荷抓持件將被帶到垂直位置的假設(shè)下，即得到0re3f(t) = 〇,在圖5的 塊形圖中，示出了控制器C(S)(框110)和橋式起重機操作員的可能輸入(框100)。
[0109] 控制器C(S)接收通過期望角度0ref(t)與由慣性平臺30測得的角度，SP0m(t)之間 的差異給定的角度誤差作為輸入。
[0110] 控制器C(S)基于角度誤差Θ4十算旨在減小或消除角度誤差Qe3的設(shè)定給滑架的參考 速度或期望速度Vrrf(t)。
[0111] 控制系統(tǒng)還包括橋式起重機的操作員的最終輸入的考慮(框100)，如果存在的話。 參考速度或期望速度VrrfU)通過相關(guān)變頻器控制的馬達(dá)的作用轉(zhuǎn)換成滑架的有效速度V (t)，該作用包括馬達(dá)的內(nèi)部機構(gòu)并且用框120的轉(zhuǎn)移函數(shù)M(S)圖示。在很多情況下，為了簡 單起見，可以假設(shè)M(S)~1。
[0112] 滑架的有效速度V(t)又用作橋式起重機的動態(tài)模型(方程式（1))的輸入，該動態(tài) 模型在輸出中提供了由支承載荷抓持件的纜索假設(shè)的有效角度9(t)。
[0113] 這個角度可以通過慣性平臺30測得，慣性平臺返回待用于計算角度誤差06的新值 的值t(t)。
[0114] 控制器C(S)可以是比例的，即C(S)=Kp，其中，增益Kp將角度誤差與用來操縱馬達(dá) 的參考速度Vrrf(t)相關(guān)聯(lián)。
[0115] 待應(yīng)用的心的有效值取決于系統(tǒng)。一般地說，在高心的情況下，有擺動的快速減小， 但付出了滑架的速度減小的成本，反之亦然。
[0116] 此外，為了提高系統(tǒng)的性能，另一想法必須是纜索長度的變化，該想法可以通過增 益調(diào)度比例控制器來考慮，在下文中更詳細(xì)描述。
[0117] 替代地，控制器C(S)可以是PI控制器，即比例積分控制器。
[0118] 當(dāng)載荷的抓持件所需的傾斜度不是垂直方向時，例如在整個橋式起重機在工作場 地上從一個位置到另一位置的移動過程中，控制系統(tǒng)的功能完全一樣。僅有差異將是設(shè)定 不同期望傾斜度，即在該實例中9 rrf(t) = l°。
[0119] 圖6示出了使用慣性平臺30進行的描述抓持件運動的參數(shù)的測量實例。
[0120] 在這種情況下，第一測量可以通過加速度計34進行，加速度計34在所述情況下測 量載荷沿軸線Y的加速度變化。同時，陀螺儀36可以測量載荷沿軸線X的姿態(tài)角變化。
[0121] 測量結(jié)果可以通過已知濾波方法，例如使用擴展卡爾曼濾波器來組合，以便得到 具有其代數(shù)符號的沿軸線Y的角度Θ變化的測量結(jié)果。
[0122] 為了改善控制系統(tǒng)的性能，控制器的增益心可以被認(rèn)為也取決于載荷與滑架的距 離1，如圖7示意性所示。
[0123] 在這種情況下，操作上可以使用增益調(diào)度比例控制器。
[0124] 如已知的，增益調(diào)度控制方法涉及為待控制的系統(tǒng)的各功能點設(shè)計控制器。以這 種的方式得到的參數(shù)可以接著以這樣的方式插值處理，以便設(shè)計具有取決于各功能點的可 變增益的控制器。
[0125] 圖7通過示例的方式示出了在導(dǎo)軌上移動的滑架20以及通過被認(rèn)為具有微不足道 的質(zhì)量的纜索或鏈條連接到滑架的質(zhì)量塊m的載荷。
[0126] 增益調(diào)度控制所需的變量是：
[0127] 在固定情況下（沒有擺動）頭部的吊鉤與形成在滑架和載荷之間的軸線之間的距 離d，
[0128] 使用慣性平臺估測的擺動角Θ，其等于支承載荷的纜索的傾角。
[0129] 以及范圍hmax和hmin，在該范圍內(nèi)，質(zhì)量塊m可以沿垂直軸線移動。
[0130] 圖8圖示了比例控制器的功能。擺動角由慣性平臺得到并用高通濾波器濾波以便 消除連續(xù)分量，同時期望角是零，即，根本沒有擺動。所得到的差異誤差乘以取決于載荷的 高度h的系數(shù)k P(h)，以便得到待發(fā)送給指令馬達(dá)的變頻器的速度校正。
[0131]從可變數(shù)據(jù)開始，載荷的高度被估測(被理解為與滑架的距離），以便調(diào)度控制增 益：
[0134] 在這點上，h被估測并在h_max和h_min之間飽和，即，以這樣的方式使得h總是包含 在這些值之間。
[0135] 從最初系統(tǒng)設(shè)定步驟開始，可以得到待應(yīng)用于最大高度和最小高度的兩個值KP， 即 Kp_max 和 Kpjnin。
[0136] 在這點上，下列公式可以用于計算Kp的值：
[0138] 這個解決方案使得能夠在載荷經(jīng)受例如通過升降機18的作用從降低位置傳到升 高位置的顯著偏離的所有情況下操作。
[0139] 最后，一般地說，通過將控制單元相對于起重裝置定位在遠(yuǎn)程位置、與遠(yuǎn)程控制操 作分開，裝置可以與實時數(shù)據(jù)采集集成在一起，以便控制起吊操作的功能及其維護的計劃。
[0140] 如可想到的，本發(fā)明易受很多修改和變型影響，所有修改和變型都落入本發(fā)明想 法的范圍內(nèi)。此外，所有細(xì)節(jié)都可以被其它技術(shù)上等效的元件替換。
【主權(quán)項】
1. 一種用于控制從能沿基本上水平軸線移動的電動可滑動件（19、20)懸吊的載荷的擺 動的設(shè)備，所述控制設(shè)備包括控制單元和慣性平臺（30)，所述慣性平臺（30)能夠檢測支承 所述載荷的纜索相對于垂直方向的傾角的代表值并設(shè)有用于將所述值通信到所述控制單 元(40)的裝置，其中，所述控制單元(40)設(shè)有測量并控制所述電動可滑動件（19、20)的速度 的裝置，并能夠處理代表所述纜索相對于所述垂直方向的所述傾角的所述值，以便計算并 賦予控制動作以使所述電動可滑動件的所述速度根據(jù)所述纜索相對于所述垂直方向的期 望傾角動態(tài)地變化。2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述慣性平臺（30)能夠檢測在限定相應(yīng)的電 動滑動件（19、20)的滑動軸線的兩個相互垂直擺動方向上的支承所述載荷的所述纜索(27) 相對于所述垂直方向的所述傾角，并且所述控制單元能夠處理所述值，以便根據(jù)所述纜索 (27)相對于所述垂直方向的期望傾角計算并賦予馬達(dá)控制動作。3. 如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(40)通過對每個馬達(dá)(24) 指令相應(yīng)變頻器(24'）將所計算的控制動作賦予所述馬達(dá)(24)，所述變頻器(24'）調(diào)節(jié)與其 相關(guān)聯(lián)的所述馬達(dá)(24)的速度。4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述慣性平臺（30)包括加速度計(34)和陀螺 儀(36)。5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述慣性平臺（30)位于支承載荷抓持件的所 述纜索(27)的固定頭部。6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，遠(yuǎn)程處理單元能夠與所述控制單元(40)關(guān) 聯(lián)。7. -種用于通過電動可滑動件控制懸吊載荷的擺動的工序，其特征在于，包括下列步 驟： -監(jiān)測支承所述載荷的纜索相對于垂直方向的傾角的代表值； -確定監(jiān)測到的傾角與期望傾角之間的差異，以便減小或消除所述差異； -計算施加到所述電動可滑動件（19、20)的馬達(dá)(24)中的至少一個的控制動作； -根據(jù)所述纜索（27)相對于垂直方向的期望傾角，將所述控制動作施加到所述電動可 滑動件（19、20)的所述馬達(dá)(24)中的至少一個。8. 如權(quán)利要求7所述的工序，其特征在于，監(jiān)測代表所述傾角的值的所述步驟使用慣性 平臺（30)進行。9. 如權(quán)利要求7所述的工序，其特征在于，計算待施加到所述電動可滑動件（19、20)的 所述馬達(dá)(24)中的至少一個的所述控制動作的所述步驟根據(jù)數(shù)學(xué)模型進行，所述數(shù)學(xué)模型 考慮了所監(jiān)測到的傾角的所述代表值及其隨時間的變化。10. 如權(quán)利要求7所述的工序，其特征在于，所述控制動作的所述計算步驟在考慮所述 載荷與所述滑動件（19、20)的所述距離的變化的情況下進行。11. 如權(quán)利要求10所述的工序，其特征在于，用于計算所述控制動作的所述數(shù)學(xué)模型采 用根據(jù)所述載荷與所述滑動件（19、20)的所述距離的控制器的可變增益，所述距離包含在 最大值與最小值之間。12. 如權(quán)利要求7所述的工序，其特征在于，對于所述滑動件（19、20)的每個馬達(dá)(24)， 所述計算步驟和所計算出的控制動作的所述施加步驟通過指令相應(yīng)變頻器(24'）獨立進 行。13. -種執(zhí)行權(quán)利要求7至12中的任一項的所述工序的計算機程序。14. 一種包括控制單元、存儲器以及存儲于存儲器中的如權(quán)利要求13所示的計算機程 序的起重裝置的控制裝置。
【文檔編號】B66C13/06GK105934401SQ201480064166
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年11月6日
【發(fā)明人】S·M·薩瓦萊斯, F·維納緹, S·維納緹, M·維納緹, G·維納緹
【申請人】維納緹有限公司