專利名稱：一種牽引控制系統(tǒng)及牽引位置校正計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于牽引系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種利用鋼絲繩轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)系統(tǒng)牽引軌道往復(fù)車行走的自動(dòng)控制系統(tǒng)以及基于該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軌道往復(fù)車的牽引位置校正計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，需要將大噸位的物品快速地拖動(dòng)，并需要根據(jù)拖動(dòng)時(shí)物品所處的位置進(jìn)行自動(dòng)控制，最終將物品自動(dòng)運(yùn)送到規(guī)劃好的位置。對(duì)于大噸位物品的輸送，目前普遍采用鋼絲繩轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)系統(tǒng)牽引軌道往復(fù)車在軌道上往復(fù)行走的方式進(jìn)行牽引拖動(dòng)，并配合牽引控制系統(tǒng)對(duì)往復(fù)車的行走位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，進(jìn)而根據(jù)往復(fù)車的行走位置設(shè)定往復(fù)車的工作狀態(tài)，然后根據(jù)往復(fù)車的工作狀態(tài)調(diào)整變頻器的工作狀態(tài)。變頻器的工作狀態(tài)分為:啟動(dòng)加速、平穩(wěn)拖動(dòng)、減速停止三種狀態(tài)，通過變頻器驅(qū)動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道往復(fù)車的牽引拖動(dòng)。具體來講，當(dāng)軌道往復(fù)車位于起始位置時(shí)，首先進(jìn)行掛鉤作業(yè)，然后通過變頻器控制傳動(dòng)系統(tǒng)牽引軌道往·復(fù)車啟動(dòng)并加速運(yùn)行，加速啟動(dòng)后進(jìn)入平穩(wěn)拖動(dòng)階段，直到接近終點(diǎn)時(shí)控制軌道往復(fù)車減速運(yùn)行并在終點(diǎn)位置停車，進(jìn)行脫鉤作業(yè)，由此完成物品的整個(gè)拖動(dòng)輸送過程。對(duì)變頻器工作狀態(tài)的調(diào)整可以由牽引控制系統(tǒng)根據(jù)軌道往復(fù)車的實(shí)時(shí)行走位置自動(dòng)完成。而對(duì)于軌道往復(fù)車當(dāng)前行走位置的檢測(cè)，目前普遍采用在傳動(dòng)系統(tǒng)中安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，利用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)及轉(zhuǎn)動(dòng)位置，進(jìn)而間接地計(jì)算出牽引位置，作為軌道往復(fù)車的當(dāng)前行走位置。在采用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)軌道往復(fù)車的行走位置進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算的過程中，由于拖動(dòng)往復(fù)車的鋼絲繩是柔性負(fù)載，因此鋼絲繩打滑現(xiàn)象一直存在，無法消除。在鋼絲繩打滑期間，雖然軌道往復(fù)車沒有移動(dòng)，但是旋轉(zhuǎn)編碼器仍在計(jì)數(shù)，這就導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)編碼器在長(zhǎng)期使用過程中不斷累積計(jì)數(shù)誤差，最終導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)編碼器的計(jì)數(shù)值可能會(huì)出現(xiàn)經(jīng)過零點(diǎn)的問題。無論是單圈式絕對(duì)值編碼器，還是多圈式絕對(duì)值編碼器，如果計(jì)數(shù)值到達(dá)零點(diǎn)，那么再往下(例如鋼絲繩轉(zhuǎn)輪下滑、移動(dòng)，慣性過沖等)，計(jì)數(shù)值就會(huì)一下子跳變到循環(huán)最大值，然后再由最大值逐漸減小計(jì)數(shù)。對(duì)于高位數(shù)的多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器來說，數(shù)據(jù)可能會(huì)溢出原來的設(shè)定范圍。另外，絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的問題，在旋轉(zhuǎn)編碼器正轉(zhuǎn)增大計(jì)數(shù)的過程中，還有可能出現(xiàn)計(jì)數(shù)值從最大值跳變到零點(diǎn)的情況。在軌道往復(fù)車單程行走的過程中，一旦出現(xiàn)編碼器計(jì)數(shù)值過零點(diǎn)的情況，則按照現(xiàn)有根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的計(jì)數(shù)值換算牽引位置的公式計(jì)算出來的軌道往復(fù)車的行走位置，顯然就不正確了。由于位置檢測(cè)的不準(zhǔn)確，就會(huì)導(dǎo)致變頻器工作狀態(tài)調(diào)整的不及時(shí)，從而對(duì)物品的安全準(zhǔn)確輸送造成一定的影響，存在一定的安全隱患
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種牽引控制系統(tǒng)，采用旋轉(zhuǎn)編碼器配合磁性限位開關(guān)的雙重檢測(cè)方式，為牽引控制系統(tǒng)牽引位置的準(zhǔn)確計(jì)算提供了硬件上的支持。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種牽引控制系統(tǒng)，包括鋼絲繩轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)系統(tǒng)和由所述傳動(dòng)系統(tǒng)牽引拖動(dòng)的軌道往復(fù)車，在所述牽引控制系統(tǒng)中設(shè)置有用于檢測(cè)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)位置的多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器，在所述軌道往復(fù)車上安裝有永磁鐵，在軌道往復(fù)車行走的軌道的起點(diǎn)位置處安裝有磁性限位開關(guān)，所述軌道往復(fù)車在到達(dá)軌道起點(diǎn)位置時(shí)，軌道往復(fù)車上的永磁鐵剛好被所述的磁性限位開關(guān)所感應(yīng)；所述多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器和磁性限位開關(guān)輸出檢測(cè)信號(hào)至控制器，所述控制器根據(jù)多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器和磁性限位開關(guān)反饋的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算軌道往復(fù)車的當(dāng)前牽引位置。進(jìn)一步的，在所述牽引控制系統(tǒng)中還設(shè)置有減速器、電機(jī)和變頻器，所述控制器根據(jù)計(jì)算出的軌道往復(fù)車的當(dāng)前牽引位置生成控制信號(hào)，輸出至變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述電機(jī)連接減速器，通過減速器驅(qū)動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而經(jīng)由鋼絲繩轉(zhuǎn)輪上纏繞的鋼絲繩牽引軌道往復(fù)車在所述軌道上往復(fù)行走。優(yōu)選的，所述多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器與傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輪同軸安裝固定，或者安裝在所述的鋼絲繩轉(zhuǎn)輪上。再進(jìn)一步的，在所述軌道的終點(diǎn)位置還設(shè)置有一個(gè)磁性限位開關(guān)，所述軌道往復(fù)車在到達(dá)軌道終點(diǎn)位置時(shí)，軌道往復(fù)車上的永磁鐵剛好被位于軌道終點(diǎn)位置的磁性限位開關(guān)所感應(yīng)。為了避免軌道 往復(fù)車沖出軌道，所述控制器在接收到磁性限位開關(guān)反饋的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制軌道往復(fù)車停車。更進(jìn)一步的，在所述軌道的一側(cè)設(shè)置有平行于所述軌道的支架，所述磁性限位開關(guān)安裝在所述的支架上，且磁性限位開關(guān)距離地面的安裝高度與永磁鐵距離地面的安裝高度一致，以保證磁性限位開關(guān)對(duì)永磁鐵的準(zhǔn)確感應(yīng)。在上述牽引控制系統(tǒng)所提供的硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了一種牽引位置校正計(jì)算方法，以解決由于鋼絲繩打滑導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)過零點(diǎn)從而引起的牽引位置計(jì)算不準(zhǔn)確的問題發(fā)生，包括以下過程:
利用多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器反饋的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算當(dāng)前的采樣位置值X，即:
權(quán)利要求
1.一種牽引控制系統(tǒng)，包括鋼絲繩轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)系統(tǒng)和由所述傳動(dòng)系統(tǒng)牽引拖動(dòng)的軌道往復(fù)車，其特征在于:在所述牽引控制系統(tǒng)中設(shè)置有用于檢測(cè)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)位置的多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器，在所述軌道往復(fù)車上安裝有永磁鐵，在軌道往復(fù)車行走的軌道的起點(diǎn)位置處安裝有磁性限位開關(guān)，所述軌道往復(fù)車在到達(dá)軌道起點(diǎn)位置時(shí)，軌道往復(fù)車上的永磁鐵剛好被所述的磁性限位開關(guān)所感應(yīng)；所述多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器和磁性限位開關(guān)輸出檢測(cè)信號(hào)至控制器，所述控制器根據(jù)多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器和磁性限位開關(guān)反饋的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算軌道往復(fù)車的當(dāng)前牽引位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述牽引控制系統(tǒng)中還設(shè)置有減速器、電機(jī)和變頻器，所述控制器根據(jù)計(jì)算出的軌道往復(fù)車的當(dāng)前牽引位置生成控制信號(hào)，輸出至變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述電機(jī)連接減速器，通過減速器驅(qū)動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而經(jīng)由鋼絲繩轉(zhuǎn)輪上纏繞的鋼絲繩牽引軌道往復(fù)車在所述軌道上往復(fù)行走。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器與傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輪同軸安裝固定，或者安裝在所述的鋼絲繩轉(zhuǎn)輪上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述軌道的終點(diǎn)位置還設(shè)置有一個(gè)磁性限位開關(guān)，所述軌道往復(fù)車在到達(dá)軌道終點(diǎn)位置時(shí)，軌道往復(fù)車上的永磁鐵剛好被布放于軌道終點(diǎn)位置的磁性限位開關(guān)所感應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器在接收到磁性限位開關(guān)反饋的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，控制軌道往復(fù)車停車。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述軌道的一側(cè)設(shè)置有平行于所述軌道的支架，所述磁性限位開關(guān)安裝在所述的支架上，且磁性限位開關(guān)距離地面的安裝高度與軌道往復(fù)車上永磁鐵距離地面的安裝高度一致。
7.一種基于權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的牽引控制系統(tǒng)的牽引位置校正計(jì)算方法，其特征在于: 利用多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器反饋的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算當(dāng)前的采樣位置值X，即:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的牽引位置校正計(jì)算方法，其特征在于:所述L>10M。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的牽引位置校正計(jì)算方法，其特征在于:在牽引控制系統(tǒng)初始安裝階段，設(shè)置多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器在軌道起點(diǎn)的初始采樣位置巧滿足條件:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種牽引控制系統(tǒng)及牽引位置校正計(jì)算方法，包括鋼絲繩轉(zhuǎn)輪傳動(dòng)系統(tǒng)、軌道往復(fù)車和用于檢測(cè)鋼絲繩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)位置的多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器，在軌道往復(fù)車上安裝有永磁鐵，在軌道往復(fù)車行走的軌道的起點(diǎn)位置處安裝有磁性限位開關(guān)，所述軌道往復(fù)車在到達(dá)軌道起點(diǎn)位置時(shí)，軌道往復(fù)車上的永磁鐵剛好被所述的磁性限位開關(guān)所感應(yīng)；所述控制器根據(jù)多圈式絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器和磁性限位開關(guān)反饋的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算軌道往復(fù)車的當(dāng)前牽引位置。本發(fā)明的牽引控制系統(tǒng)位置校正計(jì)算方法不僅解決了由于旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)過零點(diǎn)所導(dǎo)致的牽引位置計(jì)算錯(cuò)誤的問題，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，故障環(huán)節(jié)少，可靠性高，為物品的準(zhǔn)確定位輸送提供了有力的技術(shù)保證。
文檔編號(hào)G05D1/02GK103235594SQ20131011227
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者呂成興, 趙娜, 劉軍禮, 高乾, 劉波, 牟華, 李金萍, 趙陽, 李磊, 周忠海, 周曉晨, 蔣慧略, 惠超, 張照文 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所