防止悬挂式起重机摆动的方法技术

在一种悬挂式起重机中，一个用于阻尼负载摆动的条件方程是作为下列诸因素的函数而推导出来的：用于移动装置的操作速度命令，来自用于检测负载在其移动方向上的速度的检测器的信号，和提升负载所用索长度的测量值；吊运车的移动速度是根据一个移动速度命令信号来控制的。这使人们有可能抑制由吊运车加速和减速引起的索的摆动，并且在保持吊运车高移动速度的情况下自动地操作起重机。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制起重机摆动阻滞的方法，适用于有着一个吊运车和一个提升绞车的悬挂式起重机，和有着一个索控式起重小车传动横向装置和一个提升绞车的集装箱起重机。一般说来，悬挂式起重机具有如图8所示的配置，其中吊运车1在轮2上沿轨3移动。轮2由一个装在吊运车1上的移动马达11通过减速器12来驱动旋转。在马达11的旋转轴上连接一个电磁制动器12，和一个用于检测移动马达11速度的速度检测器14。在吊运车1上装有一个具有提升卷筒41的提升绞车4。提升卷筒41由提升马达42通过减速器43来驱动旋转。在提升马达42的旋转轴上连接一个电磁制动器44，和一个用于检测该马达速度脉冲信号发生器45。索5被绕在提升卷筒41上，用于通过一个提升附件51来提升负载6。通过使用一个移动驱动控制器20控制移动马达11，可实现对吊运车1移动速度的控制。附图说明图10是移动驱动控制器20的方块图。来自速度命令器21的速度命令信号被输入到，一个可提供斜坡速度命令NRF的线性命令器22。来自由速度检测器14检测并通过作为一阶滞后元件的滤波器26所生成的一个马达速度反馈信号NMFB与斜坡速度命令NRF的偏差，被输入到一个具有积分器的速度控制器23中并被它放大，该积分器具有比例增益A和时间常数τI，而后作为转矩命令信号TRF而被输出。转矩命令信号TRF被输入到一个马达转矩控制器24，以便以所加的一阶滞后时间常数τγ来控制马达的转矩。这样，移动马达11的转矩TM被调整以控制移动马达11的速度。速度反馈信号NMFB是使马达旋转速度通过一阶滞后元件而生成的。25表示一个代表移动马达11的机械时间常数τM的方块，NM表示马达的速度(p.u)。27表示一个代表负载动态模型的方块，以及28表示一个代表马达负载转矩TL(p.u)模型的方块。在方块27中，θ代表索5的摆动角(rad)。当图10中的移动驱动控制器20，根据一个通过把高速或低速的速度命令信号从速度命令器21输入到线性命令器22而得到的斜坡加速/减速的速度命令NRF，来控制吊运车1的移动速度时，则响应于吊运车1的加速与减速而发生负载的周期性摆动。索5的摆动角随着吊运车1的加速与减速的增加而增加。作为这一问题的解决办法，操作者在吊运车加速或减速期间，根据负载的摆动，手工地改变吊运车的移动速度，以阻止负载的周期性摆动。图11说明了速度命令、马达速度、索摆动角和负载转矩之间的关系，并表明负载在吊运车加速与减速期间连续发生周期性摆动，使吊运车的变速特征不稳定。索摆动角θ是用符“°”表示的。在上述配置情况下，为了阻止负载的周期性摆动，起重机操作者必须依据负载的摆动来加速和减速吊运车。当起重机被遥控地或自动地操作时，必须很慢地改变吊运车的加速度和减速度。这就大大降低了起重机的搬运能力。本专利技术的一个目的是抑制由于吊运车加速与减速而引起的负载周期性摆动，从而使起重机可在保持吊运车高速移动的情况下自动地操作。根据本专利技术，提供一种阻止悬挂式起重机摆动的方法，这种起重机具有一个移动马达，用于驱使吊运车移动；一个移动驱动控制器，它具有控制马达速度的控制功能，方法是使用一个只有一个比例积分器或比例增益的速度控制器，根据从移动马达上速度检测器所检测的一个移动马达速度反馈信号NMFB和从移动马达速度命令器所输出的一个速度命令信号NRF0之间的偏差的信号来计算转矩命令；一个提升马达，用于驱动一个装在吊运车上的提升绞车；一个提升附件，用于在索端悬挂一个要由提升绞车提升的负载；和一个用于提升马达的驱动控制器，其中按照一个移动速度命令信号NRF1，通过使用移动马达速度控制器控制移动马达速度，在负荷摆动时生成一个阻尼因数；修正NRF1，使吊运车位置与抑制负载摆动的最佳移动位置的误差ERR1接近于0；进行修正的方法是，把一个用比例积分放大器或比例放大器放大位置误差ERR1而得到的一个速度修正信号NRFDP，加到由速度命令器输出的速度命令信号NRF0上；从下列因素按下式计算可得出位置误差ERR1由连接提升附件的速度检测器检测的负载在其移动方向上的速度VLE，设置的阻尼系数δ，移动速度命令信号NRF0，马达速度反馈信号NMFB和提升速度检测器得出的从提升卷筒至负载索长度的侧量值LEERR1＝NRF0/S－NMFB/S－{2δ/(VRωE)}VLE式中WE＝(g/LE)1/2；VR代表相应于移动马达额定速度的吊运车速度；g代表重力加速度；和S代表一个拉普拉斯算子。现在按照本专利技术对用于抑制负载周期性摆动的控制器操作，和对索摆动抑制所依据的原理进行描述。参照图9，从下面作为方程1给出的众所周知的运动方程，可得到索摆动角(rad)，在方程中用V1(m/sec)表示吊运车的移动速度，并用L(m)表示索长。d2θdt2+ω2θ=(ω2g)dv1dt,whereω=gL--(1)]]>吊运车的移动速度V1和移动马达的速度NM满足下述方程2所定义的关系。V1＝VRNM(2)将方程(2)代入方程(1)，得到如下所述的方程(3)。d2θdt2+ω2θ=(ω2VRg)dNMdt-----(3)]]>用拉普拉斯算子S可改变方程(3)如下。s2θ+ω2θ=(ω2VRg)sNM(s)--(4)]]>从方程(4)能够求出θ(S)，如下面方程(5)所示。θ=(ω2ss2+ω2)(VRg)NM(s)--(5)]]>方程(5)与图1方块27中索摆动角的动态模型等效。因为t＝0时θ＝0，故移动马达处于预定加速度(P.u/sec)时的θ(t)，能够从方程(4)得出，如下面方程(6)所示。θ=(VRαg)(1-cosωt)--(6)]]>方程(6)表明，摆角θ是振动性的。在吊运车开始加速时，振动开始；在加速停止以后，振动持续一段相当长的时间，因为只存在空气阻力或类似阻力，该阻力施加一个力以阻尼负载周期性摆动。如果负载在其移动方向上的以吊运车移动起点作原点的移动位置用x表示，并且索摆角(rad)由于很小而用sinθ＝θ近似地表示，则可得到方程(7)。θ=VRNMLs-xL--(7)]]>式中L表示提升索的长度。在把方程7代入方程4中的θ以后，方程4变成一个关于负载在其移动方向上的位置x的方程(下述方程8)。s2x+ω2x=ω2VRNMs--(8)]]>式中W＝(g/L)1/2方程8表明，负载在其移动方向上的位置x是一个周期变化的函数。通过控制使吊运车移动的马达的速度，能够阻尼使负载位置周期性改变的上述运动；因此，方程8的右边会包含一个-sx的函数。于是，方程8的右边被分成如下述方程9的右边所示。ω2VRNMs=ω2VRNMOs-2δ&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻止悬挂式起重机摆动的方法，该起重机包括一个移动马达，用于驱动一个移动用的吊运车；一个移动驱动控制器，它具有控制马达速度的控制功能，方法是：使用一个只有一个比例积分器或比例增益的速度控制器，从移动马达上一个速度检测器所检测的一个移动马达速度反馈信号Ｎ↓［ＭＦＢ］与从移动马达的一个速度命令器所输出的一个速度命令信号Ｎ↓［ＲＦ０］的偏差所显示的一个信号，来计算一个转矩命令信号Ｔ↓［ＲＦ］；一个提升马达，用于驱动一个装在吊运车上的提升绞车；一个提升附件，用于在索端悬挂一个将要由提升绞车提升的负载；和一个驱动控制器，用于提升马达；其中： 按照一个已被修正成使吊运车离开抑制负载摆动的最佳移动位置的位置误差Ｅ↓［ＲＲ１］接近０的移动速度命令信号，通过移动马达速度控制器来控制移动马达的速度，可在负载摆动时生成一个阻尼因数；进行修正的方法是，把一个用一个比例积分放大器或比例放大器放大位置误差Ｅ↓［ＲＲ１］所得的速度修正信号Ｎ↓［ＲＦＤＰ］，加到一个由速度命令器输出的速度命令信号Ｎ↓［ＲＦ０］上；得出位置误差Ｅ↓［ＲＲ１］的方法是按照下式用下列因素进行计算：在连接于提升附件的速度检测器所检测出的负载在其移动方向上的速度Ｖ↓［ＬＥ］，一个设置的阻尼系数δ，移动速度命令信号Ｎ↓［ＲＦ０］，马达速度反馈信号Ｎ↓［ＭＦＢ］，和一个由提升速度检测器测得的从提升卷筒到负载的索长测量值Ｌ↓［Ｅ］： Ｅ↓［ＲＲ１］＝Ｎ↓［ＲＦ０］／ｓ－Ｎ↓［ＭＦＢ］／ｓ－｛２δ／（Ｖ↓［Ｒ］ω↓［Ｅ］）｝Ｖ↓［ＬＥ］ 式中ω↓［Ｅ］＝（ｇ／Ｌ↓［Ｅ］）↑［１／２］；Ｖ↓［Ｒ］表示相应于移动马达额定速度的吊运车速度；ｇ表示重力加速度；以及Ｓ表示拉普拉斯算子。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柴田尚武，武口美之，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]