專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械、自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
起重機(jī)，又名吊車(chē)，是廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工廠的一種搬運(yùn)工具，安裝工地和集裝箱貨場(chǎng)以及室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)的裝卸與運(yùn)輸作業(yè)，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，是工廠、倉(cāng)庫(kù)等必不可少的裝卸搬運(yùn)工具。吊車(chē)按照其結(jié)構(gòu)可以分為兩類(lèi)，高架的橋式吊車(chē)與回轉(zhuǎn)式吊車(chē)，第一類(lèi)吊車(chē)包括一個(gè)可在水平方向移動(dòng)的小車(chē)，繩索安裝在小車(chē)下方用來(lái)吊運(yùn)貨物；第二類(lèi)是回轉(zhuǎn)式吊車(chē)， 這類(lèi)吊車(chē)有一個(gè)可以在空間回轉(zhuǎn)的基座，其中又包括兩種結(jié)構(gòu)，一種是塔式吊車(chē)，另一類(lèi)是挺桿式吊車(chē)，主要是安裝在可移動(dòng)的機(jī)械上，諸如汽車(chē)或者船只等。汽車(chē)起重機(jī)是將起重機(jī)安裝在通用或?qū)Ｓ闷?chē)底盤(pán)上底盤(pán)性能等同于同樣整車(chē)總重的載重汽車(chē)，符合公路車(chē)輛的技術(shù)要求，因而可在各類(lèi)公路上通行無(wú)阻。此種起重機(jī)一般備有上、下車(chē)兩個(gè)操縱室，作業(yè)時(shí)必需伸出支腿保持穩(wěn)定。起重量的范圍很大，可從8 噸 1000噸，底盤(pán)的車(chē)軸數(shù)，可從2 10根。是產(chǎn)量最大，使用最廣泛的起重機(jī)類(lèi)型。起重機(jī)是采用柔性繩索來(lái)吊運(yùn)貨物的，吊運(yùn)過(guò)程中會(huì)引起擺動(dòng)，不僅可能造成貨物的損壞，造成人員傷亡，還會(huì)降低生產(chǎn)效率，帶來(lái)多方面的損失。有經(jīng)驗(yàn)的操作人員可以同時(shí)控制吊車(chē)的位置和負(fù)載的擺動(dòng)，但是操作人員的工作強(qiáng)度越來(lái)越大，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)自動(dòng)化來(lái)消除吊車(chē)作業(yè)中的負(fù)載擺動(dòng)是國(guó)內(nèi)外控制領(lǐng)域研究的一個(gè)重大問(wèn)題。汽車(chē)起重機(jī)(伸縮臂式輪式起重機(jī))在吊裝過(guò)程中，通常會(huì)出現(xiàn)吊鉤/負(fù)載偏擺的狀況，在不同的工況下，偏擺的形式多樣，主要分為縱向偏擺、橫向偏擺和復(fù)合偏擺。縱向偏擺是指吊鉤在伸縮臂的水平面投影所構(gòu)成的平面內(nèi)的沿伸縮臂前后方向(Y方向)的偏擺，在起吊或放下貨物的過(guò)程中，由于起重臂彎曲變形，導(dǎo)致貨物不是垂直吊起或放下，使得吊鉤及貨物出現(xiàn)縱向偏擺。橫向偏擺是指吊鉤在起重臂左右方向的偏擺，伸縮臂式起重機(jī)在進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作時(shí)，因啟動(dòng)或制動(dòng)加速度選擇不當(dāng)使吊鉤產(chǎn)生垂直于重臂的左右方向(X 軸方向)的偏擺。復(fù)合偏擺是指吊鉤既產(chǎn)生了縱向偏擺又產(chǎn)生了橫向偏擺。這樣很難實(shí)現(xiàn)一些準(zhǔn)確性要求較高的吊裝工程，吊鉤偏擺現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)對(duì)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。起重機(jī)的消擺控制方法主要分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩大類(lèi)，其中每一類(lèi)中又包含許多不同的控制策略。由于利用不同的原理方法，各種控制方法的消擺效果，魯棒性以及工程上的實(shí)現(xiàn)難易程度各有不同。如基于輸入整形的消擺控制策略、基于最優(yōu)控制的消擺控制策略和基于模糊控制的消擺控制策略。近年來(lái)出現(xiàn)的其他的消擺控制策略主要是對(duì)基于滑模變結(jié)構(gòu)和基于自抗擾控制器方法的研究。目前，橋式起重機(jī)的防擺技術(shù)較為成熟，而汽車(chē)伸縮臂起重機(jī)的防擺技術(shù)尚待大力研究。根據(jù)以上所述，汽車(chē)起重機(jī)的防擺控制問(wèn)題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有汽車(chē)起重機(jī)作業(yè)過(guò)程中的自動(dòng)化防擺技術(shù)的不足，提供一種適用于汽車(chē)起重機(jī)在作業(yè)過(guò)程中抑制吊鉤/負(fù)載擺動(dòng)現(xiàn)象使之迅速衰減甚至消除的技術(shù)，通過(guò)將整個(gè)吊運(yùn)任務(wù)進(jìn)行分解，采用不同的防擺方法實(shí)現(xiàn)各部分吊運(yùn)過(guò)程的高效防擺控制，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)起重機(jī)整個(gè)吊運(yùn)作業(yè)的自動(dòng)化防擺控制，為各類(lèi)型汽車(chē)起重機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)提供這一先進(jìn)技術(shù)，并可大大降低汽車(chē)起重機(jī)操作員的工作強(qiáng)度與要求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，首先采用起鉤修正技術(shù)提起負(fù)載；根據(jù)提起后負(fù)載的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載， 吊運(yùn)過(guò)程中采用移動(dòng)消擺技術(shù)，當(dāng)負(fù)載起吊后由于風(fēng)吹或基座不穩(wěn)等擾動(dòng)原因還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用定點(diǎn)消擺技術(shù)，在起吊點(diǎn)上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載，吊運(yùn)過(guò)程中采用移動(dòng)消擺技術(shù)；根據(jù)負(fù)載到達(dá)目的地上方時(shí)的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接進(jìn)行負(fù)載的下放，下放過(guò)程中采用落溝修正技術(shù)，當(dāng)負(fù)載移動(dòng)過(guò)程由于擾動(dòng)或移動(dòng)消擺效果不佳還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用定點(diǎn)消擺技術(shù)，在目的地上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再進(jìn)行負(fù)載的下放；下放過(guò)程中采用落溝修正技術(shù)，最終保證負(fù)載精確不擺動(dòng)的吊運(yùn)到目的地。 起鉤修正技術(shù)，是在起吊負(fù)載時(shí)基于伸縮臂自身的物理參數(shù)，考慮負(fù)載的重量，計(jì)算起吊負(fù)載后吊臂末端的偏離量，從而提前修正吊臂長(zhǎng)度保證負(fù)載吊離地面后負(fù)載不出現(xiàn)縱向偏擺，實(shí)現(xiàn)起鉤防擺，伸縮臂自身的物理參數(shù)包括自重、彈性模量、幾何結(jié)構(gòu)。移動(dòng)消擺技術(shù)，是在將負(fù)載從起始點(diǎn)吊運(yùn)到目標(biāo)點(diǎn)的連續(xù)吊運(yùn)過(guò)程中實(shí)施防擺， 根據(jù)吊運(yùn)路徑參數(shù)，計(jì)算出具有防擺效果的吊車(chē)控制輸入波形，以開(kāi)環(huán)防擺算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載在吊運(yùn)過(guò)程中以及到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，具有較小的擺動(dòng)甚至無(wú)擺動(dòng)，吊運(yùn)路徑參數(shù)包括吊運(yùn)的初始點(diǎn)狀態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)預(yù)測(cè)、負(fù)載擺動(dòng)周期估值和阻尼系數(shù)。定點(diǎn)消擺技術(shù)，是吊起負(fù)載并停留時(shí)刻的實(shí)施防擺，其基于實(shí)時(shí)的負(fù)載擺動(dòng)信息， 采用回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)通過(guò)閉環(huán)反饋防擺算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載兩自由度擺動(dòng)的有效抑制或消除，實(shí)時(shí)的負(fù)載擺動(dòng)信息包括吊臂的縱向擺動(dòng)和橫向擺動(dòng)。落溝修正技術(shù)，與起鉤修正相對(duì)應(yīng)，在放置負(fù)載時(shí)基于伸縮臂自身的物理參數(shù)， 考慮負(fù)載的重量，計(jì)算放置負(fù)載后吊臂末端的偏離量，從而提前修正吊臂長(zhǎng)度保證負(fù)載放置后不出現(xiàn)縱向偏擺，實(shí)現(xiàn)落鉤防擺。本發(fā)明所述的一種汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其針對(duì)汽車(chē)起重機(jī)的吊運(yùn)過(guò)程，將防擺控制任務(wù)分解成“ ‘起鉤修正’一‘定點(diǎn)消擺’一‘移動(dòng)消擺’一‘定點(diǎn)消擺’一‘落鉤修正’”五個(gè)子過(guò)程；如圖1所示，所述防擺控制任務(wù)五個(gè)子過(guò)程中的“定點(diǎn)消擺”依賴(lài)于負(fù)載在移動(dòng)前后的擺動(dòng)情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大/無(wú)擺動(dòng)，則不需要執(zhí)行“定點(diǎn)消擺”任務(wù)，即防擺控制任務(wù)可根據(jù)實(shí)際情況執(zhí)行為四種情況“起鉤修正一定點(diǎn)消擺一移動(dòng)消擺一定點(diǎn)消擺 —落鉤修正”、“起鉤修正一移動(dòng)消擺一定點(diǎn)消擺一落鉤修正”、“起鉤修正一定點(diǎn)消擺一移動(dòng)消擺一落鉤修正”和“起鉤修正一移動(dòng)消擺一落鉤修正”。子過(guò)程的技術(shù)方案分述如下。[1]起鉤修正。在起吊過(guò)程中，通常情況下，在起吊前，吊臂末端、吊鉤和負(fù)載基本處于一條平行于重力方向的直線上，在收緊繩索起吊貨物的過(guò)程中，吊臂在負(fù)載的作用下進(jìn)一步發(fā)生彈性變形(吊臂自重在未起吊負(fù)載時(shí)已造成其自身產(chǎn)生一定的彈性變形)，導(dǎo)致吊臂末端和吊鉤所確定的直線不再平行于重力方向，因此，如果只通過(guò)收緊繩索提升操作時(shí)，負(fù)載將不是垂直起吊，必然使得負(fù)載吊離地面后吊鉤及負(fù)載出現(xiàn)縱向偏擺(Y方向擺動(dòng))。在起吊負(fù)載時(shí)基于伸縮臂自身的物理參數(shù)，考慮負(fù)載的重量，計(jì)算起吊負(fù)載后吊臂末端的偏離量，從而提前修正吊臂長(zhǎng)度保證負(fù)載吊離地面后負(fù)載不出現(xiàn)縱向偏擺，實(shí)現(xiàn)起鉤防擺；所述“起鉤修正”的修正參數(shù)可根據(jù)吊車(chē)物理參數(shù)和負(fù)載范圍確定對(duì)照表存儲(chǔ)于吊車(chē)控制器中，在執(zhí)行過(guò)程中不需要在線計(jì)算，可通過(guò)計(jì)算機(jī)查表的方式快速得到執(zhí)行。[2]定點(diǎn)消擺?！岸c(diǎn)消擺”的要求主要針對(duì)工程上經(jīng)常出現(xiàn)的，吊車(chē)在吊有負(fù)載操控運(yùn)動(dòng)時(shí)候， 負(fù)載存在較大擺動(dòng)的情況；如，吊車(chē)起鉤、吊運(yùn)負(fù)載到達(dá)預(yù)定目標(biāo)后，當(dāng)司機(jī)發(fā)現(xiàn)負(fù)載擺動(dòng)較大、難于放下重物時(shí)，而需進(jìn)行消擺控制。通過(guò)對(duì)負(fù)載空間擺動(dòng)數(shù)學(xué)模型的分析，在進(jìn)行定點(diǎn)消擺控制時(shí)，主要考慮采用回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的兩自由度擺動(dòng)的有效抑制/消除，即不考慮采用伸縮吊臂和收放繩索的辦法進(jìn)行定點(diǎn)消擺；因此，在“定點(diǎn)消擺”控制過(guò)程中吊臂長(zhǎng)度和繩索長(zhǎng)度一般是固定值。其基于實(shí)時(shí)的負(fù)載擺動(dòng)信息，采用回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)通過(guò)閉環(huán)反饋防擺算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載兩自由度擺動(dòng)的有效抑制/消除；所述“定點(diǎn)消擺”的執(zhí)行可在起重機(jī)操控手柄上增加一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)，即在不執(zhí)行吊臂末端移動(dòng)時(shí)，按下按鈕則執(zhí)行“定點(diǎn)消擺”控制算法；所述“定點(diǎn)消擺”控制算法需要實(shí)時(shí)的負(fù)載擺動(dòng)信息。[3]移動(dòng)消擺?！耙苿?dòng)消擺”是在將負(fù)載從起始點(diǎn)吊運(yùn)到目標(biāo)點(diǎn)的連續(xù)吊運(yùn)過(guò)程中，系統(tǒng)的運(yùn)行控制算法包含有防擺控制策略，以使得負(fù)載在吊運(yùn)過(guò)程中以及到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，具有較小的擺動(dòng)甚至無(wú)擺動(dòng)。對(duì)于“移動(dòng)消擺”的控制策略，采用“輸入整形理論”的控制方案，即根據(jù)吊運(yùn)路徑參數(shù)，計(jì)算出具有防擺效果的吊車(chē)控制輸入波形以開(kāi)環(huán)防擺算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載在吊運(yùn)過(guò)程中以及到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，具有較小的擺動(dòng)甚至無(wú)擺動(dòng)；所述“移動(dòng)消擺”算法執(zhí)行融合到起重機(jī)操控手柄的吊臂末端移動(dòng)給定中；所述“移動(dòng)消擺”控制算法無(wú)需負(fù)載的擺動(dòng)信息。[4]落鉤修正。“落鉤修正”的需求及修正的基本原理與“起鉤修正”相對(duì)應(yīng)，當(dāng)落鉤操作不是一次性實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)定落鉤的前提下，負(fù)載有可能產(chǎn)生擺動(dòng)，此時(shí)，可通過(guò)定點(diǎn)消擺的功能實(shí)現(xiàn)負(fù)載擺動(dòng)的抑制/消除。在放置負(fù)載時(shí)基于伸縮臂自身的物理參數(shù)，考慮負(fù)載的重量，計(jì)算放置負(fù)載后吊臂末端的偏離量，從而提前修正吊臂長(zhǎng)度保證負(fù)載放置后不出現(xiàn)縱向偏擺，實(shí)現(xiàn)落鉤防擺； 所述“落鉤修正”的修正參數(shù)可根據(jù)吊車(chē)物理參數(shù)和負(fù)載范圍確定對(duì)照表存儲(chǔ)于吊車(chē)控制器中，在執(zhí)行過(guò)程中不需要在線計(jì)算，可通過(guò)計(jì)算機(jī)查表的方式快速得到執(zhí)行。本發(fā)明的有益效果如下。1、所述“起鉤修正”和“落鉤修正”的修正參數(shù)可根據(jù)吊車(chē)物理參數(shù)和負(fù)載范圍確定對(duì)照表存儲(chǔ)于吊車(chē)控制器中，在執(zhí)行過(guò)程中不需要在線計(jì)算，可通過(guò)計(jì)算機(jī)查表的方式快速得到執(zhí)行。2、所述的“定點(diǎn)消擺”的執(zhí)行可在起重機(jī)操控手柄上增加一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)，即在不執(zhí)行吊臂末端移動(dòng)時(shí)，按下按鈕則執(zhí)行“定點(diǎn)消擺”控制算法；該“定點(diǎn)消擺”功能可獨(dú)立于 “起鉤修正”、“移動(dòng)消擺”和“落鉤消擺”，即汽車(chē)起重機(jī)可只增加該功能，從而操作員在吊運(yùn)的過(guò)程中，根據(jù)吊運(yùn)過(guò)程中負(fù)載的擺動(dòng)情況，當(dāng)擺動(dòng)較大時(shí)可將負(fù)載及時(shí)停在空中實(shí)施“定點(diǎn)消擺”消除負(fù)載擺動(dòng)，結(jié)合自己的吊運(yùn)經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)高效吊運(yùn)操作；該“定點(diǎn)消擺”功能可擴(kuò)展到其他類(lèi)型的吊車(chē)防擺控制中去，如塔式吊車(chē)和龍門(mén)吊車(chē)等。3、所述汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)的應(yīng)用不改變現(xiàn)有起重機(jī)操控習(xí)慣，可大大降低操作人員的工作強(qiáng)度和要求。


圖1是本發(fā)明汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)過(guò)程圖。圖2是本發(fā)明起鉤修正示意圖。圖3是吊車(chē)負(fù)載在空間擺動(dòng)的物理模型圖。圖4是本發(fā)明定點(diǎn)消擺控制策略流程圖。圖5是本發(fā)明移動(dòng)消擺控制策略流程圖。圖6是本發(fā)明落鉤修正示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖2所示，汽車(chē)起重機(jī)的吊運(yùn)裝置主要包括汽車(chē)本體1、可伸縮的吊臂2、吊臂的俯仰機(jī)構(gòu)3、吊臂的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、可收放的繩索5以及負(fù)載6。所述的汽車(chē)起重以防擺控制技術(shù)在一個(gè)完整的吊運(yùn)過(guò)程中的實(shí)施過(guò)程如圖1所示，當(dāng)?shù)踹\(yùn)任務(wù)開(kāi)始后，首先采用“起鉤修正”技術(shù)提起負(fù)載；根據(jù)提起后負(fù)載的實(shí)際情況， 當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載，吊運(yùn)過(guò)程中采用“移動(dòng)消擺”技術(shù)，當(dāng)負(fù)載起吊后由于風(fēng)吹或基座不穩(wěn)等擾動(dòng)原因還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用“定點(diǎn)消擺”技術(shù)， 在起吊點(diǎn)上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載，吊運(yùn)過(guò)程中采用“移動(dòng)消擺”技術(shù)；根據(jù)負(fù)載到達(dá)目的地上方時(shí)的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接進(jìn)行負(fù)載的下放，下放過(guò)程中采用“落溝修正”技術(shù)，當(dāng)負(fù)載移動(dòng)過(guò)程由于擾動(dòng)或“移動(dòng)消擺”效果不佳還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用“定點(diǎn)消擺”技術(shù)，在目的地上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再進(jìn)行負(fù)載的下放， 下放過(guò)程中采用“落溝修正”技術(shù)，最終保證負(fù)載精確不擺動(dòng)的吊運(yùn)到目的地。[1]起鉤修正。具體的解決方法，如圖2所示。假設(shè)起吊前吊臂2初始狀態(tài)為0A，理論上在只進(jìn)行繩索5提升操作時(shí)候吊臂2在負(fù)載的作用下由于彈性變形狀態(tài)將變?yōu)?B，此刻提升，將不可避免地引起負(fù)載的擺動(dòng)，為了避免不垂直提升，需要將吊臂2在負(fù)載作用下的狀態(tài)調(diào)整到 OD位置，即吊臂2末端位于直線AC上。保證吊臂2末端位于直線AC上，可基于吊臂2初始位置OA、吊臂2物理參量(自重、彈性模量、幾何結(jié)構(gòu)等)以及負(fù)載6的質(zhì)量m計(jì)算出曲線 0B，這樣可通過(guò)仰起重臂3和/或收縮吊臂2的方式得到曲線0D，從而實(shí)現(xiàn)“起鉤修正”，完成起鉤的防擺控制。其中，起鉤過(guò)程中X方向的不垂直起吊情況可通過(guò)吊車(chē)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4 “松弛狀態(tài)” 來(lái)自動(dòng)校正。
[2]定點(diǎn)消擺。圖3為吊車(chē)負(fù)載6在空間擺動(dòng)的物理模型，負(fù)載6在空間的擺動(dòng)可以用吊臂2平面內(nèi)擺角(即縱向擺動(dòng)，Y方向擺角)和平面外擺角(即橫向擺動(dòng)，X方向擺角)來(lái)描述。取負(fù)載6的質(zhì)量為，吊臂2長(zhǎng)為，繩長(zhǎng)為，設(shè)吊臂2平面與吊車(chē)本體軸線水平X軸的夾角為回轉(zhuǎn)角，吊臂2與豎直Z軸的夾角為俯仰角。則忽略含有負(fù)載運(yùn)動(dòng)二次以上高階項(xiàng)后，可得系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為
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從數(shù)學(xué)模型中可以看出負(fù)載的擺動(dòng)與吊車(chē)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、俯仰機(jī)構(gòu)3、伸縮吊臂2 和繩索5收放幾個(gè)運(yùn)動(dòng)相耦合，且控制輸入也是關(guān)于回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)的非線性組合。在進(jìn)行定點(diǎn)消擺控制時(shí)，主要考慮采用回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的兩自由度擺動(dòng)的有效抑制/ 消除，即不考慮采用伸縮吊臂2和收放繩索5的辦法進(jìn)行定點(diǎn)消擺；因此，在“定點(diǎn)消擺”控制過(guò)程中吊臂2長(zhǎng)度和繩索5長(zhǎng)度一般是固定值。根據(jù)負(fù)載在空間的擺動(dòng)軌跡，基于負(fù)載的擺動(dòng)周期實(shí)施延遲的擺角位置反饋，可采用非線性時(shí)滯控制器實(shí)現(xiàn)吊車(chē)系統(tǒng)的有效定點(diǎn)消擺，控制系統(tǒng)框圖如圖4所示。值得注意的是，“定點(diǎn)消擺”必需要有負(fù)載在空間內(nèi)的X-Y兩自由度擺動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息。另外，定點(diǎn)消擺要求負(fù)載空間擺動(dòng)環(huán)境具有一定的防擺裕量，即在負(fù)載距離地面或周?chē)系K物具有一定的距離，以確保起重臂3在縱向防擺俯仰運(yùn)動(dòng)或/和橫向防擺回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中負(fù)載6不會(huì)接觸地面或其它障礙物。[3]移動(dòng)消擺。移動(dòng)消擺可采用“輸入整形理論”的控制方案，即根據(jù)吊運(yùn)的初始點(diǎn)狀態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)預(yù)測(cè)、負(fù)載擺動(dòng)周期估值和阻尼系數(shù)，設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)和俯仰的控制輸入信號(hào)，以達(dá)到有效的“移動(dòng)消擺”，控制系統(tǒng)原理如圖5所示。該控制方法在移動(dòng)過(guò)程中不需要實(shí)時(shí)的檢測(cè)負(fù)載擺動(dòng)狀態(tài)，但需要了解在移動(dòng)之前負(fù)載的擺動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，在移動(dòng)之前負(fù)載已基本無(wú)擺動(dòng) (可通過(guò)定點(diǎn)消擺功能實(shí)現(xiàn))。移動(dòng)消擺控制策略在實(shí)施過(guò)程中無(wú)需輸入目標(biāo)位置，圖5中的目標(biāo)輸入可通過(guò)現(xiàn)行吊車(chē)操控手柄上給出的行走信息在程序中設(shè)定啟動(dòng)和停止信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)。[4]落鉤修正。“落鉤修正”的需求及修正的基本原理與“起鉤修正”相對(duì)應(yīng)，如圖6所示，即根據(jù)實(shí)際的吊運(yùn)工況參數(shù)，將到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)刻吊臂2的OA狀態(tài)和放下負(fù)載6后的OB狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算后修正為OD狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)落鉤修正，穩(wěn)定精準(zhǔn)的將負(fù)載放置到目的地。
權(quán)利要求
1.一種汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于首先采用起鉤修正技術(shù)提起負(fù)載； 根據(jù)提起后負(fù)載的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載， 吊運(yùn)過(guò)程中采用移動(dòng)消擺技術(shù)，當(dāng)負(fù)載起吊后由于風(fēng)吹或基座不穩(wěn)等擾動(dòng)原因還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用定點(diǎn)消擺技術(shù)，在起吊點(diǎn)上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載，吊運(yùn)過(guò)程中采用移動(dòng)消擺技術(shù)；根據(jù)負(fù)載到達(dá)目的地上方時(shí)的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接進(jìn)行負(fù)載的下放，下放過(guò)程中采用落溝修正技術(shù)，當(dāng)負(fù)載移動(dòng)過(guò)程由于擾動(dòng)或移動(dòng)消擺效果不佳還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用定點(diǎn)消擺技術(shù)，在目的地上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再進(jìn)行負(fù)載的下放； 下放過(guò)程中采用落溝修正技術(shù)，最終保證負(fù)載精確不擺動(dòng)的吊運(yùn)到目的地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述起鉤修正技術(shù)， 是在起吊負(fù)載時(shí)基于伸縮臂自身的物理參數(shù)，考慮負(fù)載的重量，計(jì)算起吊負(fù)載后吊臂末端的偏離量，從而提前修正吊臂長(zhǎng)度保證負(fù)載吊離地面后負(fù)載不出現(xiàn)縱向偏擺，實(shí)現(xiàn)起鉤防擺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述伸縮臂自身的物理參數(shù)包括自重、彈性模量、幾何結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述移動(dòng)消擺技術(shù)， 是在將負(fù)載從起始點(diǎn)吊運(yùn)到目標(biāo)點(diǎn)的連續(xù)吊運(yùn)過(guò)程中實(shí)施防擺，根據(jù)吊運(yùn)路徑參數(shù)，計(jì)算出具有防擺效果的吊車(chē)控制輸入波形，以開(kāi)環(huán)防擺算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載在吊運(yùn)過(guò)程中以及到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，具有較小的擺動(dòng)甚至無(wú)擺動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述吊運(yùn)路徑參數(shù)包括吊運(yùn)的初始點(diǎn)狀態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)預(yù)測(cè)、負(fù)載擺動(dòng)周期估值和阻尼系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述定點(diǎn)消擺技術(shù)， 是吊起負(fù)載并停留時(shí)刻的實(shí)施防擺，其基于實(shí)時(shí)的負(fù)載擺動(dòng)信息，采用回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)通過(guò)閉環(huán)反饋防擺算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載兩自由度擺動(dòng)的有效抑制或消除。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述實(shí)時(shí)的負(fù)載擺動(dòng)信息包括吊臂的縱向擺動(dòng)和橫向擺動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，其特征在于所述落溝修正技術(shù)， 與起鉤修正相對(duì)應(yīng)，在放置負(fù)載時(shí)基于伸縮臂自身的物理參數(shù)，考慮負(fù)載的重量，計(jì)算放置負(fù)載后吊臂末端的偏離量，從而提前修正吊臂長(zhǎng)度保證負(fù)載放置后不出現(xiàn)縱向偏擺，實(shí)現(xiàn)落鉤防擺。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)起重機(jī)防擺控制技術(shù)，首先采用起鉤修正技術(shù)提起負(fù)載；根據(jù)提起后負(fù)載的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載，吊運(yùn)過(guò)程中采用移動(dòng)消擺技術(shù)，當(dāng)負(fù)載起吊后由于風(fēng)吹或基座不穩(wěn)等擾動(dòng)原因還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用定點(diǎn)消擺技術(shù)，在起吊點(diǎn)上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再開(kāi)始往目的地吊運(yùn)負(fù)載，吊運(yùn)過(guò)程中采用移動(dòng)消擺技術(shù)；根據(jù)負(fù)載到達(dá)目的地上方時(shí)的實(shí)際情況，當(dāng)負(fù)載擺動(dòng)不大時(shí)則直接進(jìn)行負(fù)載的下放，下放過(guò)程中采用落溝修正技術(shù)，當(dāng)負(fù)載移動(dòng)過(guò)程由于擾動(dòng)或移動(dòng)消擺效果不佳還存在一定的擺動(dòng)時(shí)，則采用定點(diǎn)消擺技術(shù)，在目的地上方消除負(fù)載的擺動(dòng)，再進(jìn)行負(fù)載的下放；下放過(guò)程中采用落溝修正技術(shù)，最終保證負(fù)載精確不擺動(dòng)的吊運(yùn)到目的地。本發(fā)明的提供的技術(shù)能有效的防止汽車(chē)起重機(jī)的吊運(yùn)負(fù)載的擺動(dòng)，確保工程作業(yè)順利進(jìn)行以及人員安全；同時(shí)本技術(shù)的采用可大大降低汽車(chē)起重機(jī)操作員的要求。
文檔編號(hào)B66C13/06GK102530725SQ20121008716
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者張曉華, 湯奕, 賈麗娟, 高丙團(tuán) 申請(qǐng)人:蘇州市思瑪特電力科技有限公司