适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法，该防晃方法为：在小车起动阶段时，主动控制小车加速度进行加速，抓斗偏离量S逐渐增大，当抓斗的速度V2与小车速度V1相同，且抓斗偏离角θ不超过偏离角阈值θ´时，使小车转入匀速运动；小车在匀速运动过程中，抓斗偏离量S保持不超过偏离量阈值S´；在小车停车阶段时，主动控制小车加速度进行减速，抓斗偏离量S逐渐减小，当小车停止时，抓斗偏离量S小于抓斗与池壁之间的安全距离。本发明专利技术的优点是，抓斗的大质量，长摆动周期，在反馈防晃中均为不利因素，而在主动防晃中，大质量、长摆动周期却减小了计算、干扰和其他因素引起的误差，使防晃得以较好的实现且保证了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法
本专利技术属于起重机
，具体涉及一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法。
技术介绍
生活垃圾抓斗起重机（简称垃圾吊车）是生活垃圾焚烧发电厂或处理场所常用的主要作业设备之一。其工作特点是环境恶劣，工作场所高温、高湿，含腐蚀性气体；生产节奏快，作业频率高。为此要求起重机运行速度快，前进或后退的频率高，加减速时间短。但由于抓斗是通过钢丝绳悬挂在起重机小车上的，而小车的运动相当复杂，其中既有小车自身的运动，又有大车带动小车的运动。起重机大车和小车水平运动及提升系统的起升和下降将使抓斗产生晃动。如果没有考虑防晃措施，一般地说，起重机运行速度越快、加减速时间越短，越容易产生晃动。较长的钢丝绳和重量大的抓斗因惯性而导致晃动周期加长，使阻碍晃动的摩擦力的影响减小，因而也容易产生大幅度的晃动。垃圾吊车恰恰工作在运行速度快、加减速时间短、抓料和放料的位置定位要求高，抓斗联接的钢丝绳较长，即使是抓斗内空置也具有较大的质量，因而极易产生晃动和设施的碰撞。大幅度的抓斗晃动可能使抓斗与垃圾池壁或其他设施相撞，轻则加快抓斗、池壁的损坏，重则引发安全事故。为了防止撞击，不得不减低垃圾吊的运行速度，但降速的措施将严重影响垃圾吊车的作业效率。国内的垃圾吊车晃动一般仅靠起重机操作人员的技能保证，因而垃圾吊车的作业效率与操作人员的技巧有很大的关系。但即使是熟练的操作人员，一般也不可能将垃圾吊的能力发挥到极致。因为垃圾吊车往往是在操作室操作的，操作人员与垃圾吊有时有很大距离；另外，操作人员也有可能由于夜班等原因疲劳或者走神；而这极容易发生抓斗与池壁的相撞的故障。要实现垃圾吊车的防晃，一般会考虑采用常规的闭环控制系统，就是要稳定哪个晃动量，就对晃动量实行闭环控制。抓斗的晃动，是大车和小车频繁启动和停止及忽大忽小的加减速度变化，卷扬系统的高速提升和下降引起的。要稳定抓斗的沿大车、小车轨道两个方向的速度，需要对抓斗的速度实行闭环控制。但对抓斗速度实行闭环控制，有两个难点：按照闭环控制的常规方法，要稳定抓斗两个方向速度的平衡和位置定位，必须精准的检测抓斗的两个方向的运行速度，把抓斗速度作为反馈量与给定信号比较。但抓斗通过钢丝绳悬挂在小车下方，很难检测它的速度和位置。其次，即使能检测小车的速度，由于抓斗是个长周期振荡环节，响应慢其位置不断的在变化。要对其进行校正，也相当困难。图1所示是抓斗速度闭环控制各环节的传递函数。也可以考虑把抓斗的偏离量作为控制目标。抓斗的晃动是位置偏离了小车卷扬悬挂点的水平投影。因为小车是安装在大车上的，大车的运动将带动小车运动引起抓斗沿大车轨道方向的偏离分量SX。而小车又可以在大车上运动，小车自身的运动，将引起抓斗沿小车轨道方向的偏离分量SY。SX和SY是互相垂直的两个矢量，它们合成抓斗对小车的总偏离量。控制偏离量需要检测大车轨道方向的偏离量SX和小车轨道方向的偏离量SY。但要直接精准的检测这两个数据也是相当困难的。在抓斗晃出偏离量不大的情况下，悬挂钢丝绳弯曲可以忽视，把钢丝绳看成始终是保持直线的。这样，可以通过检测钢丝绳在大小车轨道两个方向与铅直线的角度θX和θY来计算出SX和SY。但是，虽然检测θX和θY并不是很难实现，但如果要将θX和θY保持为0作为控制目标，也是无法实现的。因为反馈过程中并没有办法去直接控制产生偏离的抓斗本身，唯一的控制途径是控制小车（包括通过控制大车带动的小车的移动）来控制偏离角。比如在起动的时候，小车产生移动，抓斗必然产生偏离，如反馈控制系统立即响应来抑制θX和θY角，那么只能降低小车的运动速度，这就使小车根本无法产生有效的移动。上述的控制，靠简单的反馈控制无法实现，必须允许偏离角的存在，但又无法规定一个固定的偏离角，因为在控制系统中，反馈控制的要求就是追求控制的实际值与目标值尽量接近，而偏离值本身并不是控制所要追求的，反而是应该最终消除的。这就形成一个悖论：防晃要求消除偏离角，但运行又需要存在偏离角。如果说，可以规定允许一定的偏离角，当偏离角幅值大于这个规定值时，控制小车设法使偏离角幅值减小，结束阶段则规定目标偏离角为0，则可以实现控制垃圾吊的晃动偏离角不是太大。这就实现了垃圾吊的防晃反馈控制，目前一些垃圾吊已经采用了类似的措施。因此，必须按照起重机运行的各个阶段设置不同的目标控制偏离角。但控制偏离角只能通过控制小车的速度和加速度来实现。如果对这两个量进行反馈控制，对抓斗的防晃作用很小。需要反馈的量一般只能是吊绳的偏离角，而抓斗偏离角的控制环节中具有振荡环节，因此极难实现。这样的防晃控制很难达到理想的效果。因为如果对抓斗偏离角限定一个幅度，那么当偏离角幅度小于该值时，反馈控制系统应该不予干预；而当偏离角达到限定值时，反馈控制系统应该控制小车使该角不再增大。从单摆的运动规律来看，要想让到达目标值的偏离角不再变化，小车只有在与该时刻的抓斗的运动速度恰好相同，并且抓斗的偏离角也正好能给抓斗提供这个速度才行。而这基本上是不可能的。因为上述的反馈控制并没有将抓斗速度作为反馈量。因此，这样的反馈控制只有可能将偏离角限制在一个范围内。按照单摆的运动规律，偏离角将在此范围内振荡，也就是保持一个晃动。不仅如此。如果偏离角达到控制限定值的时候，抓斗的速度过大，则也有可能因为小车加速性能和小车速度的限制，无法响应反馈控制的要求而超过目标偏离角。即仍然存在失控的可能。还有，如果偏离角不断增大，反馈控制系统可能作出小车大幅减速甚至反向行驶的控制，这将严重影响作业效率。即使偏离角被限制在一定的幅值内，小车可能不得不在较小的运行速度和较小的加减速力度下运行，也就是说，起重机并没有发挥较好的效率。图2所示为抓斗偏离角闭环控制各环节的传递函数。当然，也可以在反馈环路中加入校正环节。但由于需要校正的是大惯性振荡环节，因此也极难取得良好的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法，该防晃方法预先根据抓斗的单摆运动规律，通过计算，主动控制小车的运动参数，使小车在起动、运动、停止的全过程中，抓斗偏离角先增大，再保持不变，再减小，进而消除抓斗的周期性前后摆动。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法，涉及小车以及经钢丝绳吊装于所述小车下方的抓斗，其特征在于所述防晃方法为：在所述小车起动阶段时，主动控制所述小车加速度进行加速，所述抓斗偏离量S逐渐增大，当所述抓斗的速度V2与所述小车速度V1相同，且所述抓斗偏离角θ不超过偏离角阈值θ´时，使所述小车转入匀速运动；所述小车在匀速运动过程中，所述抓斗偏离量S保持不超过偏离量阈值S´；在所述小车停车阶段时，主动控制所述小车加速度进行减速，所述抓斗偏离量S逐渐减小，当所述小车停止时，所述抓斗偏离量S小于所述抓斗与池壁之间的安全距离。主动控制所述小车加速度进行加速的方法为：根据所述抓斗的晃动周期T以及所述小车的给定速度V1和加速度a1，计算当所述小车加速到给定速度V1时，是否能使所述抓斗与所述小车进行同步匀速运动,同时所述抓斗的偏离角θ不超过偏离角阈值θ´；若可以，则控制所述小车在加速度a1下加速到给定速度V1，使所述抓斗与所述小车保持同步匀速运动，且偏离角θ保持不超过偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法，涉及小车以及经钢丝绳吊装于所述小车下方的抓斗，其特征在于所述防晃方法为：在所述小车起动阶段时，主动控制所述小车加速度进行加速，所述抓斗偏离量S逐渐增大，当所述抓斗的速度V2与所述小车速度V1相同，且所述抓斗偏离角θ不超过偏离角阈值θ´时，使所述小车转入匀速运动；所述小车在匀速运动过程中，所述抓斗偏离量S保持不超过偏离量阈值S´；在所述小车停车阶段时，主动控制所述小车加速度进行减速，所述抓斗偏离量S逐渐减小，当所述小车停止时，所述抓斗偏离量S小于所述抓斗与池壁之间的安全距离。

【技术特征摘要】
1.一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法，抓斗起重机包括小车以及经钢丝绳吊装于所述小车下方的抓斗，其特征在于所述防晃方法为：在所述小车起动阶段时，主动控制所述小车的加速度进行加速，所述抓斗的偏离量S逐渐增大，当所述抓斗的速度V2与所述小车的速度V1相同，且所述抓斗的偏离角θ不超过偏离角阈值θ´时，使所述小车转入匀速运动；所述小车在匀速运动过程中，所述抓斗的偏离量S保持不超过偏离量阈值S´；在所述小车停车阶段时，主动控制所述小车的加速度进行减速，所述抓斗的偏离量S逐渐减小，当所述小车停止时，所述抓斗的偏离量S小于所述抓斗与池壁之间的安全距离。2.根据权利要求1所述的一种适用于抓斗起重机上的抓斗防晃方法，其特征在于主动控制所述小车加速度进行加速的方法为：根据所述抓斗的晃动周期T以及所述小车的给定速度V1和加速度a1，计算当所述小车加速到给定速度V1时，是否能使所述抓斗与所述小车进行同步匀速运动,同时所述抓斗的偏离角θ不超过偏离角阈值θ´；若可以，则控制所述小车在加速度a1下加速到给定速度V1，使所述抓斗与所述小车保持同步匀速运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宏敏，项建华，
申请(专利权)人：上海昂丰矿机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31