塔式起重机回转控制系统以及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种塔式起重机回转控制系统以及方法，系统包括：电机，用于驱动塔式起重机中的塔机回转机构运行；变频器，用于驱动所述电机运行，并根据电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度，以及根据输入的给定速度和所述塔机回转速度，调整所述电机运行速度，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度。本发明专利技术控制平稳，效率高，不需要涡流制动器辅助调速，成本低；而且由于只有普通变频器及电机，器件少，故障点少。

【技术实现步骤摘要】
塔式起重机回转控制系统以及方法
本专利技术涉及机械控制领域，尤其涉及一种塔式起重机回转控制系统以及方法。
技术介绍
塔式起重机的回转机构由于塔臂的大惯量、塔身的扭曲形变以及驱动机构的大减速比，一直以来是塔机控制的难点。回转机构用于带动重物进行旋转运动，如果控制不好，会导致所吊重物的摇晃，轻则影响工作效率，重则会产生安全事故。目前塔式起重机的回转控制方案主要有以下三种：第一种方案是，RVC控制器驱动力矩运行，同时通过涡流控制器进行辅助调速；第二种方案是，通过切电阻的方式控制绕线电机，同时通过液力耦合器进行辅助调速；第三种方案是，通过普通变频器驱动普通异步电机，同时通过涡流控制器进行辅助调速。上述第一种方案需要采用力矩电机，同时需要配备涡流制动器，驱动力矩电机采用RVC控制器，驱动涡流制动器采用涡流驱动器，该方案力矩电机成本较高(一般力矩电机价格是普通电机的1.5～2倍)，同时力矩电机由于需要独立风道散热，导致防护等级不够，经常出现绝缘受损，电机发热严重等情况，不宜应用于沿海等场合。而且由于额外需要RVC控制器、涡流制动器、涡流控制模块，导致故障点非常多，成本很高。上述第二种方案电气比较简单，但是该方案抗风性能差，同时液力耦合器经常出现漏油等情况，目前该方案基本已经被市场淘汰。上述第三种方案采用变频器驱动技术，可以实现无级调速，但是由于普通异步电机的特性比较硬，加之普通变频器没有考虑到塔机回转机构本身的特性，导致实际控制效果不好，回转机构经常出现走走停停、对位不稳、停机大臂回弹等问题，虽然通过涡流制动器可以改善部分问题，但是在抗风性能，控制的稳定性上面，还达不到理想效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述控制不稳、成本较高的缺陷，提供一种塔式起重机回转控制系统以及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种塔式起重机回转控制系统，包括：电机，用于驱动塔式起重机中的塔机回转机构运行；变频器，用于驱动所述电机运行，并根据电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度，以及根据输入的给定速度和所述塔机回转速度，调整所述电机运行速度，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度。可选的，所述预设的估算模型为：其中，r2为所述塔机回转机构中的塔机大臂驱动齿轮中的大齿轮的半径，r1为所述塔机回转机构中的塔机大臂驱动齿轮中的小齿轮的半径，K1为所述塔机回转机构中的减速机的减速比，Jd为大臂惯量，ωd为所述塔机回转速度，ωm为所述电机运行速度，s代表微分。可选的，所述变频器包括：塔机回转速度计算模块，用于根据所述电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度；电机控制模块，用于从塔机回转速度计算模块获取所述塔机回转速度，并根据所述塔机回转速度和所述给定速度生成电机速度指令，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度；电机驱动模块，用于根据所述电机速度指令生成对应的输出频率、电压控制信号以驱动所述电机运行。可选的，所述电机控制模块包括电机控制模型，所述电机控制模型的反馈为所述塔机回转速度，所述电机控制模型的输入为所述给定速度，所述电机控制模型的输出为所述电机速度指令。可选的，还包括：速度指令操作平台，用于根据用户的操作，生成对应的所述给定速度下发给所述变频器。可选的，所述塔机回转机构包括减速机和塔机大臂驱动齿轮，所述变频器的输出连接所述电机的输入，所述减速机由所述电机的转轴带动运行，所述塔机大臂驱动齿轮由所述减速机带动转动。可选的，所述电机为异步电机。本专利技术还要求保护一种塔式起重机回转控制方法，所述塔式起重机的回转机构由电机驱动运行，且所述电机由变频器驱动转动；所述方法包括：根据电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度；根据输入的给定速度和所述塔机回转速度，调整所述电机运行速度，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度。可选的，所述预设的估算模型为：其中，r2为所述塔机回转机构中的塔机大臂驱动齿轮中的大齿轮的半径，r1为所述塔机回转机构中的塔机大臂驱动齿轮中的小齿轮的半径，K1为所述塔机回转机构中的减速机的减速比，Jd为大臂惯量，ωd为所述塔机回转速度，ωm为所述电机运行速度，s代表微分。可选的，所述的根据输入的给定速度和所述塔机回转速度，调整所述电机运行速度，包括：根据所述塔机回转速度和所述给定速度生成电机速度指令，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度；根据所述电机速度指令生成对应的输出频率、电压控制信号以驱动所述电机运行。本专利技术的塔式起重机回转控制系统以及方法，具有以下有益效果：本专利技术的变频器为普通变频器，变频器自身可计算所述塔机回转机构的塔机回转速度，并将所述塔机回转速度作为速度反馈值，根据给定速度和速度反馈值驱动所述电机运行，本专利技术控制平稳，效率高，不需要涡流制动器辅助调速，成本低；而且由于只有普通变频器及电机，器件少，故障点少；进一步地，电机可以采用普通异步电机，防护等级高，可应用各种环境下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：图1是本专利技术塔式起重机回转控制系统的结构示意图；图2是塔机回转机构的等效图；图3是利用变频器驱动电机运行的方法流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的典型实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术总的思路是：利用变频器驱动电机，电机驱动塔机回转机构，由于变频器的控制对象是电机，所以一般是以电机运行速度作为速度反馈值，以速度反馈值达到给定速度给目标进行反馈控制。而本专利技术的给定速度是代表的塔机回转机构要达到的速度，为此，本专利技术根据电机运行速度(电机旋转角速度)和预设的估算模型计算所述塔机回转机构的塔机回转速度，将速度反馈值调整为所述塔机回转速度，如此相当于将变频器的控制对象从电机改为塔机回转机构，所以本专利技术可以利用普通的变频器和电机，来驱动塔机回转机构运行达到给定速度。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本专利技术实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本专利技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。实施例一本实施例公开了一种塔式起重机回转控制系统，用于驱动塔机回转机构104运行，塔机回转机构104包括减速机和塔机大臂驱动齿轮。本实施例的回转控制系统包括速度指令操作平台101、变频器102、电机103。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔式起重机回转控制系统，其特征在于，包括：电机，用于驱动塔式起重机中的塔机回转机构运行；变频器，用于驱动所述电机运行，并根据电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度，以及根据输入的给定速度和所述塔机回转速度，调整所述电机运行速度，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度。

【技术特征摘要】
1.一种塔式起重机回转控制系统，其特征在于，包括：电机，用于驱动塔式起重机中的塔机回转机构运行；变频器，用于驱动所述电机运行，并根据电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度，以及根据输入的给定速度和所述塔机回转速度，调整所述电机运行速度，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度。2.根据权利要求1所述的塔式起重机回转控制系统，其特征在于，所述预设的估算模型为：其中，r2为所述塔机回转机构中的塔机大臂驱动齿轮中的大齿轮的半径，r1为所述塔机回转机构中的塔机大臂驱动齿轮中的小齿轮的半径，K1为所述塔机回转机构中的减速机的减速比，Jd为大臂惯量，ωd为所述塔机回转速度，ωm为所述电机运行速度，s代表微分。3.根据权利要求1所述的塔式起重机回转控制系统，其特征在于，所述变频器包括：塔机回转速度计算模块，用于根据所述电机运行速度和预设的估算模型确定所述塔机回转机构的塔机回转速度；电机控制模块，用于从塔机回转速度计算模块获取所述塔机回转速度，并根据所述塔机回转速度和所述给定速度生成电机速度指令，以使所述塔机回转速度达到所述给定速度；电机驱动模块，用于根据所述电机速度指令生成对应的输出频率、电压控制信号以驱动所述电机运行。4.根据权利要求3所述的塔式起重机回转控制系统，其特征在于，所述电机控制模块包括电机控制模型，所述电机控制模型的反馈为所述塔机回转速度，所述电机控制模型的输入为所述给定速度，所述电机控制模型的输出为所述电机速度指令。5.根据权利要求1所述的塔式起重机回转控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志红，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32