【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁施工，尤其涉及一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统。
技术介绍
1、现有的桥梁施工过程中，由于缺乏精确适应不同风速等级的能力，使得系统不能精确地适应不同风速等级，并根据实际情况进行划分和调整，会出现界限不清晰或者控制策略不合适的情况，从而影响吊机的工作效率和安全性；
2、同时，由于控制策略设计不合理或不充分，使得不能实现对各个风速等级之间的界限清晰明确，并且也不能为每个风速等级定义相应的控制策略，这将导致吊机的运行状态无法得到有效的调整和优化，影响了吊机的工作效率和安全性，从而不便于进行使用。
技术实现思路
1、基于现有的跨缆吊机设备智能控制系统不便于使用的技术问题，本专利技术提出了一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统。
2、本专利技术提出的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，包括控制器模块，所述控制器模块连接有传感器模块、执行装置模块和人机界面模块，所述控制器模块包括中央处理器、存储器和控制算法，所述控制器模块接收传感器模块传来的数据，并通过算法计算出最优的控制策略。
3、优选地，所述中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令、控制数据流和处理数据，所述存储器用于存储数据和程序，在空气模块中，存储器为闪存和sdram类型的内存，以及硬盘类的外部存储设备，所述控制算法是控制器模块的核心部分，负责根据外部输入数据，计算出最优的控制策略并输出控制信号。
4、优选地，所述控制算法包括风速自适应算法，所述风速自适应算法包括风速传
5、优选地，所述控制策略单元为每个风速等级定义相应的控制策略，并对各个控制策略进行细致的设计和优化，所述算法实现单元根据当前风速数据，通过算法判断所处的风速等级，并根据相应的控制策略来调整吊机的运行状态，以及选择合适的算法和数据结构，所述实时监测单元实时监测风速传感器的数据，并根据风速的变化及时调整吊机的运行状态。
6、优选地，所述风速自适应算法引入有pid控制器公式，其公式为：
7、u(t)＝kp*e(t)+ki*∫e(t)dt+kd*de(t)/dt
8、其中，u(t)为控制器的输出，e(t)为当前时刻的误差，kp、ki和kd分别为比例、积分和微分系数。
9、优选地，所述pid控制器公式采用自适应增益控制方法进行改进，根据实时系统响应来调整pid控制器的参数，改进后的公式为：
10、kp(t)＝kp0*(1+αe(t))
11、ki(t)＝ki0*(1+β∫e(t)dt)
12、kd(t)＝kd0*(1+γde(t)/dt)
13、其中，kp(t)、ki(t)和kd(t)为时间变化的比例系数、积分系数和微分系数；kp0、ki0和kd0为初始参数；e(t)为当前偏差；α、β和γ为调节参数。
14、优选地，所述传感器模块包括载荷传感器、位置传感器、倾斜传感器、风速传感器，并采用多种传感器来感知吊机设备的状态和环境信息，所述人机界面模块通过信号线或者网络连接到控制器模块，将用户输入的指令传递给控制器模块，并显示吊机设备的运行状态、报警信息和统计数据，所述人机界面模块连接有通信模块和视频监控模块。
15、优选地，所述视频监控模块通过安装摄像头，实时监测吊机设备的运行状态和周围环境，并将画面发送到人机界面模块，所述通信模块接入网络，对吊机设备远程控制和远程监测，所述通信模块通过遥感设备连接有数据实时传输单元、数据存储分析单元、数据共享交互单元和报警预警功能单元。
16、优选地，所述数据实时传输单元采用物联网技术，通过无线传感器网络和蜂窝网络将遥感设备采集到的数据上传到云平台，所述数据存储分析单元对上传的遥感数据进行存储和分析，采用云计算和大数据技术，将上传的数据存储到云平台的数据库中，并通过数据挖掘和机器学习方法分析数据，提取有用的信息和规律，所述数据共享交互单元实现数据共享和交互，将遥感数据共享给其他用户进行应用和分析，并接收其他用户共享的数据进行对比和分析，所述报警预警功能单元在遥感单元检测到异常情况时，通过通信模块向云平台发送报警信息，并及时通知相关人员进行处理。
17、优选地，所述执行装置模块包括受力框架、提升机构、牵引机构、横移机构和液压机构，所述液压机构和提升机构均安装于受力框架的中部，所述液压机构和提升机构分别位于受力框架的两侧并对齐，两个所述横移机构分别安装于受力框架的两端内部，两个所述牵引机构分别安装于受力框架的两端下表面。
18、通过上述技术方案，执行装置模块总自重约为.t，其主承重梁与行走机构通过设置特殊结构来实现吊装设备在行走的过程中，根据主缆中心间距的变化来自动调整吊装承载梁与行走梁位置，让行走梁与主缆中心间距始终在同一中心；纵桥向行走设置有液压无极变速牵引机构，其行走速度与横向位移速度可相应匹配；起吊主梁横向位移由数控系统及减速机械装置来实现与牵引速度的匹配调整；主梁端头承重点设置有万向角度调整机构；其纵横向行走机构均可满足单侧调整。
19、本专利技术中的有益效果为：
20、1、通过设置精确适应不同风速等级并根据实际情况进行划分和调整，以确保各个风速等级之间的界限清晰明确，利用控制策略单元为每个风速等级定义相应的控制策略，并对各个控制策略进行细致的设计和优化，通过算法判断所处的风速等级，并根据相应的控制策略来调整吊机的运行状态，以及通过风速自适应算法的应用，使得该智能控制系统能够根据实际环境中的风速情况，自动调整吊机的运行状态和控制策略，提高了吊机的安全性、稳定性和效率。
21、2、通过设置引入pid控制器公式，并采用自适应增益控制方法进行改进，利用通过将kp、ki和kd参数与当前时刻的误差e(t)、积分误差∫e(t)dt和微分误差de(t)/dt相乘，可以根据实时系统响应来动态调整pid控制器的参数，这样可以使控制系统更加适应不同工作状态下的要求，提高系统的稳定性和响应速度，并引入自适应增益控制方法，即在pid控制器的比例、积分和微分系数上乘以一个根据误差大小自适应调整的增益因子，可以减小系统的超调量，这样可以更精确地控制吊机的运行，避免过大的偏差和振荡。
22、3、通过设置对通信模块进行设计和改进，利用通信模块实现了对吊机设备的远程控制和监测，提高了工作效率和安全性，并采用物联网技术，将遥感设备采集到的数据上传到云平台，对数据进行存储和分析，提高了数据的及时性和准确性，为后续的设备管理和优化提供依据，以及实现数据共享交互和报警预警功能。
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1.一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，包括控制器模块(1)，其特征在于：所述控制器模块(1)连接有传感器模块(2)、执行装置模块(3)和人机界面模块(4)，所述控制器模块(1)包括中央处理器(11)、存储器(12)和控制算法(13)，所述控制器模块(1)接收传感器模块(2)传来的数据，并通过算法计算出最优的控制策略。
2.根据权利要求1所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述中央处理器(11)是计算机的核心部件，负责执行指令、控制数据流和处理数据，所述存储器(12)用于存储数据和程序，在空气模块中，存储器(12)为闪存和SDRAM类型的内存，以及硬盘类的外部存储设备，所述控制算法(13)是控制器模块(1)的核心部分，负责根据外部输入数据，计算出最优的控制策略并输出控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述控制算法(13)包括风速自适应算法，所述风速自适应算法包括风速传感器单元(131)、风速分类单元(132)、控制策略单元(133)、算法实现单元(134)和实时监测单元(135)，所述风速传
4.根据权利要求3所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述控制策略单元(133)为每个风速等级定义相应的控制策略，并对各个控制策略进行细致的设计和优化，所述算法实现单元(134)根据当前风速数据，通过算法判断所处的风速等级，并根据相应的控制策略来调整吊机的运行状态，以及选择合适的算法和数据结构，所述实时监测单元(135)实时监测风速传感器的数据，并根据风速的变化及时调整吊机的运行状态。
5.根据权利要求4所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述风速自适应算法引入有PID控制器公式，其公式为：
6.根据权利要求5所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述PID控制器公式采用自适应增益控制方法进行改进，根据实时系统响应来调整PID控制器的参数，改进后的公式为：
7.根据权利要求1所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述传感器模块(2)包括载荷传感器、位置传感器、倾斜传感器、风速传感器，并采用多种传感器来感知吊机设备的状态和环境信息，所述人机界面模块(4)通过信号线或者网络连接到控制器模块(1)，将用户输入的指令传递给控制器模块(1)，并显示吊机设备的运行状态、报警信息和统计数据，所述人机界面模块(4)连接有通信模块(5)和视频监控模块(6)。
8.根据权利要求7所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述视频监控模块(6)通过安装摄像头，实时监测吊机设备的运行状态和周围环境，并将画面发送到人机界面模块(4)，所述通信模块(5)接入网络，对吊机设备远程控制和远程监测，所述通信模块(5)通过遥感设备连接有数据实时传输单元(51)、数据存储分析单元(52)、数据共享交互单元(53)和报警预警功能单元(54)。
9.根据权利要求8所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述数据实时传输单元(51)采用物联网技术，通过无线传感器网络和蜂窝网络将遥感设备采集到的数据上传到云平台，所述数据存储分析单元(52)对上传的遥感数据进行存储和分析，采用云计算和大数据技术，将上传的数据存储到云平台的数据库中，并通过数据挖掘和机器学习方法分析数据，提取有用的信息和规律，所述数据共享交互单元(53)实现数据共享和交互，将遥感数据共享给其他用户进行应用和分析，并接收其他用户共享的数据进行对比和分析，所述报警预警功能单元(54)在遥感单元检测到异常情况时，通过通信模块(5)向云平台发送报警信息，并及时通知相关人员进行处理。
10.根据权利要求1所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述执行装置模块(3)包括受力框架(31)、提升机构(32)、牵引机构(33)、横移机构(34)和液压机构(35)，所述液压机构(35)和提升机构(32)均安装于受力框架(31)的中部，所述液压机构(35)和提升机构(32)分别位于受力框架(31)的两侧并对齐，两个所述横移机构(34)分别安装于受力框架(31)的两端内部，两个所述牵引机构(33)分别安装于受力框架(31)的两端下表面。
...【技术特征摘要】
1.一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，包括控制器模块(1)，其特征在于：所述控制器模块(1)连接有传感器模块(2)、执行装置模块(3)和人机界面模块(4)，所述控制器模块(1)包括中央处理器(11)、存储器(12)和控制算法(13)，所述控制器模块(1)接收传感器模块(2)传来的数据，并通过算法计算出最优的控制策略。
2.根据权利要求1所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述中央处理器(11)是计算机的核心部件，负责执行指令、控制数据流和处理数据，所述存储器(12)用于存储数据和程序，在空气模块中，存储器(12)为闪存和sdram类型的内存，以及硬盘类的外部存储设备，所述控制算法(13)是控制器模块(1)的核心部分，负责根据外部输入数据，计算出最优的控制策略并输出控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述控制算法(13)包括风速自适应算法，所述风速自适应算法包括风速传感器单元(131)、风速分类单元(132)、控制策略单元(133)、算法实现单元(134)和实时监测单元(135)，所述风速传感器单元(131)负责实时采集环境中的风速数据,并根据吊机的工作环境进行配置和校准，所述风速分类单元(132)根据不同的风速等级，将风速数据分为多个不同的区间，并根据实际情况进行划分和调整，将各个风速等级之间的界限清晰明确。
4.根据权利要求3所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述控制策略单元(133)为每个风速等级定义相应的控制策略，并对各个控制策略进行细致的设计和优化，所述算法实现单元(134)根据当前风速数据，通过算法判断所处的风速等级，并根据相应的控制策略来调整吊机的运行状态，以及选择合适的算法和数据结构，所述实时监测单元(135)实时监测风速传感器的数据，并根据风速的变化及时调整吊机的运行状态。
5.根据权利要求4所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述风速自适应算法引入有pid控制器公式，其公式为：
6.根据权利要求5所述的一种可变距跨缆吊机设备智能控制系统，其特征在于：所述pid控制器公式采用自适应增益控制方法进行改进，根据实时系统响应来调整pid控...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗仕林，李立坤，吴坤，纪书宇，李璐，
申请(专利权)人：中交二公局第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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