專利名稱：控制起重機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制起重機(jī)的一種方法，該方法包括從起重機(jī)控制系統(tǒng)到起重機(jī)驅(qū)動(dòng)器給出速度請(qǐng)求作為控制序列，并在控制系統(tǒng)中讀取并存儲(chǔ)該速度請(qǐng)求，從而每一速度請(qǐng)求與先前的速度請(qǐng)求比較，并如果該速度請(qǐng)求被改變，則形成并存儲(chǔ)對(duì)于對(duì)應(yīng)的的速度改變的一個(gè)加速度序列，此后不論速度請(qǐng)求有何改變，在特定的時(shí)間對(duì)由存儲(chǔ)的加速度序列定義的速度改變求和，并把獲得的和添加到先前的速度請(qǐng)求以實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的速度請(qǐng)求，該請(qǐng)求對(duì)于起重機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為一個(gè)新的控制和速度請(qǐng)求，并由在每一程序循環(huán)每一選擇的序列決定的時(shí)間執(zhí)行求和的加速度序列定義的某些速度改變，即控制步驟(采樣間隔)，并延遲執(zhí)行其余的改變。
背景技術(shù)：
以上的方法在Finnish Patent 89155中公開。使用這一方法能夠有效地防止系于起重機(jī)的負(fù)荷不希望的擺動(dòng)，當(dāng)起重機(jī)被控制且轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)防止其干擾起重機(jī)的使用和可操作性。該方法以一種特定的方式對(duì)消除在負(fù)荷加速之后擺動(dòng)發(fā)生的不同的控制序列求和，改進(jìn)了起重機(jī)控制系統(tǒng)的性能。使用這一方法，能夠在任何時(shí)候隨機(jī)地改變形成加速度目標(biāo)的最終速度，而且在實(shí)際速度改變序列期間，不發(fā)生不希望的負(fù)荷擺動(dòng)地實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的理想的最終速度。
根據(jù)先有技術(shù)，防止負(fù)荷擺動(dòng)的一種控制一般包括兩個(gè)加速度序列，其時(shí)間差是負(fù)荷振蕩時(shí)間的一半。另一個(gè)可易于定義的控制由三個(gè)大小相同但不同方向的加速序列組成，第一序列是正的，第二序列是負(fù)的，且第三序列是正的，由此序列之間的時(shí)間等于負(fù)荷振蕩時(shí)間的六分之一。在Finnish Patent 89155的方法中，這些防止負(fù)荷擺動(dòng)的控制序列可能彼此不同，并可以定義它們無(wú)限的量。重要的是，當(dāng)對(duì)由它們定義的加速度求和時(shí)，實(shí)現(xiàn)防止擺動(dòng)的控制。當(dāng)以實(shí)現(xiàn)所需速度改變這樣的方式選擇加速度和時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了一種控制，其中產(chǎn)生所需的起重機(jī)最終速度而沒(méi)有擺動(dòng)。
US Patent 5 526 946公開了同一主題的一種應(yīng)用，從而只要速度的基準(zhǔn)值改變，執(zhí)行該速度的一半，且另一半存儲(chǔ)在一個(gè)表中，其中其執(zhí)行被延遲一半的負(fù)荷振蕩時(shí)間。這是根據(jù)Finnish Patent 89155方法的優(yōu)選實(shí)施例并在計(jì)算機(jī)計(jì)算中使用。
當(dāng)在每一程序循環(huán)即控制步驟計(jì)算防止擺動(dòng)的一個(gè)新的控制時(shí)，并另一方面，在每一程序循環(huán)更新表中存儲(chǔ)的控制，并還計(jì)算由它們形成的控制，這就將有計(jì)算的問(wèn)題。當(dāng)計(jì)算被加速時(shí)，表的大小變得更大且必須在每一程序循環(huán)進(jìn)行更多的計(jì)算，因?yàn)楸淼拇笮∈腔谡袷帟r(shí)間與控制步驟之間的關(guān)系定義的。當(dāng)控制步驟降低時(shí)，例如從100毫秒降低到10毫秒，計(jì)算的數(shù)目將達(dá)十倍。在負(fù)荷懸臂變長(zhǎng)時(shí)，被存儲(chǔ)的元件數(shù)將進(jìn)而增加。降低控制步驟是有道理的，因?yàn)檫@縮短了反應(yīng)延遲，這樣就對(duì)起重機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供了更好的驅(qū)動(dòng)控制。
用來(lái)控制起重機(jī)橫動(dòng)馬達(dá)速度的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)微處理器控制，且它們的程序持續(xù)時(shí)間短達(dá)2到5毫秒。至于技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)，最好也在同一時(shí)間平面計(jì)算防止擺動(dòng)的速度請(qǐng)求。從以上可見，在控制步驟變得較小時(shí)，存儲(chǔ)容量和計(jì)算數(shù)目快速增加。在某些情形下，例如當(dāng)使用控制橫動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速達(dá)到驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這使得更難以計(jì)算防止擺動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除這些缺陷。該目標(biāo)是通過(guò)本發(fā)明的一種方法實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，最好是在比所述控制步驟長(zhǎng)許多倍的時(shí)間間隔，讀取并求和在多個(gè)程序循環(huán)上延遲進(jìn)行的存儲(chǔ)的序列部分。
雖然使用短控制步驟的控制計(jì)算由于利于系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，但負(fù)荷的擺動(dòng)如此之慢，以致實(shí)際上例如使用4米的懸臂，要使用大約100毫秒的控制步驟實(shí)現(xiàn)精確度足夠的擺動(dòng)控制。本發(fā)明的方法采用通過(guò)以Finnish Patent 89155中所述的方式結(jié)合防止擺動(dòng)的控制，計(jì)算防止負(fù)荷擺動(dòng)的控制，但其方式使得對(duì)應(yīng)于駕駛者速度請(qǐng)求所測(cè)量的改變的序列的第一部分總是立即進(jìn)行，例如在每5毫秒的采樣間隔，但作為要延遲進(jìn)行的列表序列部分在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔計(jì)算，例如100毫秒的間隔。
本發(fā)明的方法顯著減少了對(duì)于衰減負(fù)荷擺動(dòng)不必要的計(jì)算數(shù)目，并同時(shí)明顯改進(jìn)了起重機(jī)的控制。這樣，避免了與控制系統(tǒng)的計(jì)算單元的計(jì)算速率和存儲(chǔ)容量相關(guān)的問(wèn)題。


現(xiàn)在將參照附圖更為詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，其中圖1示意表示一個(gè)起重機(jī)；圖2表示作為控制序列作用的速度序列；圖3示出起重機(jī)控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法以圖1簡(jiǎn)化的高架起重機(jī)1示出，但被提升的負(fù)荷可能振蕩的任何其它的起重機(jī)也是可適用的。
根據(jù)圖1的高架起重機(jī)1的臺(tái)車2配置在沿橋梁3運(yùn)動(dòng)，該橋梁可沿配置在橋梁3末端垂直于臺(tái)車2運(yùn)動(dòng)的梁4和5運(yùn)動(dòng)。提升繩索6懸掛于臺(tái)車2，繩索的末端有一提升元件7，這種情形下是一個(gè)提升鉤。被提升的負(fù)荷8借助于提升帶7a系于提升鉤7。每一個(gè)不同的提升高度li(i＝1，2，...)具有提升高度li的特別的振蕩時(shí)間T，從而負(fù)荷8的振蕩時(shí)間可通過(guò)以下公式獲得T＝2π(li/g)1/2，其中g(shù)＝重力加速度起重機(jī)1以起重機(jī)控制系統(tǒng)9借助于不同的控制序列10控制，該控制一個(gè)簡(jiǎn)單的例子示于圖2。圖2的控制序列10是一個(gè)速度向量v(t)，其表示為時(shí)間t的函數(shù)?？刂菩蛄?0目的是要控制臺(tái)車2的驅(qū)動(dòng)器11或支撐臺(tái)車2的橋梁3的驅(qū)動(dòng)器12。這些驅(qū)動(dòng)器一般是帶有頻率轉(zhuǎn)換器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
圖3示出一流程圖，表示控制起重機(jī)并形成本發(fā)明基礎(chǔ)的方法。起重機(jī)1的使用者從控制系統(tǒng)9作為控制序列10向起重機(jī)1的驅(qū)動(dòng)器11，12給出速度請(qǐng)求Vref。速度請(qǐng)求Vref被讀取并存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)9中，此后每一速度請(qǐng)求Vref與先前的速度請(qǐng)求進(jìn)行比較，并如果速度請(qǐng)求Vref被改變，則形成并存儲(chǔ)用于對(duì)應(yīng)的的速度改變的加速度序列(或者是加號(hào)或者是減號(hào))，此后不論速度請(qǐng)求Vref是否改變，對(duì)由在特定時(shí)間存儲(chǔ)的加速度序列定義的速度改變求和，并把獲得的和dV添加到先前的速度請(qǐng)求Vref，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的速度請(qǐng)求Vref2，其設(shè)置為用于起重機(jī)驅(qū)動(dòng)器的新的控制和速度請(qǐng)求Vref2。通過(guò)求和的加速度序列定義的某些速度改變?cè)诿恳恍蛄幸?guī)定的時(shí)間進(jìn)行，且它們其余的改變延遲進(jìn)行。在Finnish Patent 89155中更為詳細(xì)的說(shuō)明了上述方法，其細(xì)節(jié)諸如本來(lái)已知的速度或加速度求和不再詳述，但例如參考上述專利。
在本發(fā)明以一個(gè)優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式的應(yīng)用中，以5ms的控制步驟讀取由駕駛者給出的速度目標(biāo)值Vref，并在100ms即比先前慢20倍的時(shí)間平面中讀取存儲(chǔ)器中的速度請(qǐng)求。每當(dāng)速度目標(biāo)值Vref改變時(shí)，就形成實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的速度改變并防止負(fù)荷擺動(dòng)的速度序列，并執(zhí)行其第一部分。來(lái)自20個(gè)程序循環(huán)的其它部分加在一起，并作為防止負(fù)荷擺動(dòng)的速度序列的一部分存儲(chǔ)在表中，該部分對(duì)應(yīng)于在20個(gè)程序循環(huán)期間即在100毫秒發(fā)生的速度改變。對(duì)應(yīng)地，表在100ms期間即二十倍的5ms被一次掠過(guò)。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)實(shí)施例中，改進(jìn)控制可這樣進(jìn)行，即通過(guò)把例子中在100ms間隔計(jì)算的這一速度改變除以根據(jù)例子的5ms的控制步驟，將其劃分為20個(gè)部分，其每一部分添加到下一個(gè)二十個(gè)5ms控制步驟期間的速度請(qǐng)求。
最好限制速度實(shí)際值的改變，使得對(duì)于先前的改變，這改變不大于以使用的控制步驟計(jì)算的不超過(guò)對(duì)于加速度或減速度最大設(shè)置值的速度改變。在技術(shù)上一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，這些閾值在計(jì)算過(guò)程期間能夠自由改變。此外，能夠限制速度實(shí)際值的所述改變，使得如果基于表計(jì)算的并延遲執(zhí)行的防止擺動(dòng)的請(qǐng)求部分會(huì)超過(guò)預(yù)定的所速度改變，則適應(yīng)性修改新的控制，使得以該控制步驟實(shí)現(xiàn)的控制不超過(guò)設(shè)置的限制。
如果基于表計(jì)算的并延遲執(zhí)行的速度請(qǐng)求的改變或者單獨(dú)執(zhí)行，或者與基于駕駛者速度請(qǐng)求被計(jì)算的速度序列的第一部分一同執(zhí)行，其具有大于設(shè)置的最大運(yùn)動(dòng)速度的速度，則在本發(fā)明技術(shù)上優(yōu)選的實(shí)施例中修改新的速度請(qǐng)求，使得速度將不會(huì)被超過(guò)。
此外，在本發(fā)明技術(shù)上優(yōu)選的實(shí)施例中，如果起重機(jī)傳送驅(qū)動(dòng)器的負(fù)荷變得很大而使不能產(chǎn)生足夠的動(dòng)力以執(zhí)行所請(qǐng)求的速度改變，則新的序列量值可在其形成期間改變。這樣可對(duì)速度請(qǐng)求作適應(yīng)性修改并防止超負(fù)荷，同時(shí)保持防止負(fù)荷擺動(dòng)的控制的動(dòng)力。
在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，在存儲(chǔ)了先前控制序列的延遲部分的表中被掠過(guò)，使得如果所使用的控制步驟為D，且存儲(chǔ)的序列較長(zhǎng)的處理間隔為n*D而表的大小為L(zhǎng)，則某些表在快速控制步驟的某些或所有周期中被掠過(guò)，使得表的所有L行在一個(gè)完整的處理間隔n*D被處理。表的大小和n可以變化。
延遲執(zhí)行的序列部分可存儲(chǔ)在兩元件的表中，例如其中速度改變?cè)诘谝辉卸x，而在第二元件中定義一個(gè)時(shí)間，在該時(shí)間之后延遲執(zhí)行的速度改變或多個(gè)改變被添加到速度請(qǐng)求。
執(zhí)行改變之后的時(shí)間表示為一個(gè)數(shù)字并這樣定義，例如使得Tsp表示負(fù)荷8完整的振蕩周期。每當(dāng)表的元件被處理時(shí)，從以下公式獲得表示過(guò)去的時(shí)間的數(shù)字TstepTstep＝Tstep+D/T*Tsp，其中D＝控制步驟(采樣區(qū)間)，且T＝負(fù)荷8的振蕩時(shí)間當(dāng)一個(gè)新的序列存儲(chǔ)在表中時(shí)，表示過(guò)去的時(shí)間Tstep的表的部分設(shè)置為零。每當(dāng)表被掠過(guò)時(shí)，使用以上公式計(jì)算并描述對(duì)于負(fù)荷完整的振蕩時(shí)間T在采用區(qū)間D期間經(jīng)過(guò)的時(shí)間的數(shù)字，被添加到描述經(jīng)過(guò)的時(shí)間Tstep的表的行。當(dāng)元件的值達(dá)到表示存儲(chǔ)的速度改變要被延遲的完整的振蕩周期Tsp部分的數(shù)字時(shí)，進(jìn)行這一速度控制，且表的這些元件設(shè)置為零。
如果存儲(chǔ)的序列需要多個(gè)延遲控制，則當(dāng)已執(zhí)行了序列最后的部分時(shí)，發(fā)生到零的調(diào)節(jié)。如果使用兩步驟的控制，則當(dāng)處理過(guò)去的時(shí)間的元件的值達(dá)到或超過(guò)值Tsp/2時(shí)，執(zhí)行延遲的速度改變。
加速度在這里應(yīng)當(dāng)理解為即可以正又可以負(fù)，換言之理解為在其字面意義上的加速度以及作為相反的減速度效果。
以上的說(shuō)明只是示例說(shuō)明本發(fā)明的基本思想。因而業(yè)內(nèi)專業(yè)人員在所附權(quán)利要求之內(nèi)能夠以各種替代的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種控制起重機(jī)的方法，該方法包括給出作為從起重機(jī)(1)控制系統(tǒng)(9)到起重機(jī)驅(qū)動(dòng)器(11，12)的控制序列(10)的速度請(qǐng)求，并在控制系統(tǒng)中讀取和存儲(chǔ)該速度請(qǐng)求(Vref)，從而每一速度請(qǐng)求(Vref)與先前的速度請(qǐng)求比較，如果速度請(qǐng)求改變，則形成并存儲(chǔ)用于相應(yīng)的速度改變的加速度序列，此后不論速度請(qǐng)求是否改變，對(duì)由存儲(chǔ)的加速度序列在特定的時(shí)間定義的速度改變求和，并把獲得的和(dV)添加到先前的速度請(qǐng)求，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的速度請(qǐng)求(Vref2)，該速度請(qǐng)求被設(shè)置為新的控制和用于起重機(jī)驅(qū)動(dòng)器(11，12)的速度請(qǐng)求，以及在每一程序循環(huán)即控制步驟(采樣間隔)的每一選擇的序列定義的時(shí)間，進(jìn)行由加速度序列的和定義的某些速度改變，并對(duì)它們中其余的進(jìn)行延遲執(zhí)行，其特征在于，在多個(gè)程序循環(huán)上讀取并求和要延遲執(zhí)行的存儲(chǔ)的序列部分。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，在比所述控制步驟長(zhǎng)許多倍的一個(gè)時(shí)間間隔讀取并求和要延遲執(zhí)行的存儲(chǔ)的序列部分。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于，要執(zhí)行的存儲(chǔ)的序列部分的讀取并求和的間隔可以改變。
4.如以上任何權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在一個(gè)兩元件表中存儲(chǔ)要延遲執(zhí)行的序列部分，其中在第一元件定義速度改變，并在第二元件定義一個(gè)時(shí)間，在該時(shí)間之后延遲執(zhí)行的速度改變或多個(gè)改變被添加到速度請(qǐng)求。
5.如以上任何權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，限制速度實(shí)際值的改變，使得相對(duì)于先前的改變，這改變最多可能是以使用的控制步驟計(jì)算的最多等于對(duì)于加速度或減速度的最大設(shè)置值的一個(gè)速度改變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制起重機(jī)的方法，該方法包括比較由起重機(jī)控制系統(tǒng)給出的速度請(qǐng)求(V
文檔編號(hào)B66C13/04GK1826283SQ200480020689
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者米克·波瑪, 基莫·海托寧 申請(qǐng)人:Kci科恩起重機(jī)公開有限公司