基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统，主要包括模糊PID控制器、工控机、工业相机、起升编码器、人机界面、小车编码器和大车编码器，其中人机界面与模糊PID控制器相连，工业相机安装在起升运行机构下方，起升编码器安装于起升卷筒一端，小车编码器和大车编码器分别安装在小车和大车上；起重机包括起升运行机构、小车运行机构、大车运行机构，其中起升运行机构与起升电机和起升变频器连接，小车运行机构与小车电机和小车变频器连接，大车运行机构与大车电机和大车变频器连接，且起升变频器、小车变频器和大车变频器与模糊PID控制器相连。本发明专利技术还公开了基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制方法。本发明专利技术能实现起重机大、小车移动位移的精确控制和负载偏摆角度的有效抑制。

Intelligent anti roll control system and method of crane based on fuzzy PID control

The invention discloses a crane intelligent fuzzy PID control based on the anti swing control system, mainly including fuzzy PID controller, IPC, industrial camera, lifting encoder, man-machine interface, car cart encoder and encoder, the man-machine interface and the fuzzy PID controller is connected with the industrial camera installed at the lower part of the lifting mechanism, play l installed on the lifting drum encoder end, car encoder and crane encoder were installed in the car and truck crane; hoisting mechanism, including car and cart mechanism, wherein the lifting mechanism and the lifting and hoisting motor inverter connected car running mechanism is connected with the car motor and inverter, cart the operation mechanism is connected with the motor and the inverter, inverter, inverter and lifting trolley and the cart and mode converter The paste PID controller is connected. The invention also discloses an intelligent anti roll control method of crane based on fuzzy PID control. The invention can realize the accurate control of the moving displacement of the crane and the trolley and the effective suppression of the load deflection angle.

【技术实现步骤摘要】
基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统及方法
本专利技术涉及一种起重机控制方法，具体涉及一种基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制方法，属于起重机控制

技术介绍
起重机作为一种高效的物流运输工具，运输效率高，适应性强，广泛应用于工厂车间、货运码头、冶金工业场所，其主要由大车运行机构、小车运行机构和起升运行机构等组成。负载搬运过程中起升运行机构通过钢丝绳将负载吊起，在负载起升到安全高度后，大、小车开始运行，当到达目标位置时，起升运行机构动作放下负载。由于起重机系统为欠阻尼柔性系统，负载在搬运过程中大、小车的加速或者减速将导致负载偏摆，特别是大、小车运行速度的加快和起吊绳长的增加，使得负载的偏摆角度和偏摆幅度不断增大，严重影响了起重机的安全性，威胁周围设备和工作人员的安全。同时，负载的长时间偏摆，降低了起重机的工作效率和运行稳定性。因此为抑制起重机负载的偏摆，国内外学者做了广泛而深入的研究。起重机防摇技术的研究经历了机械式防摇、机械电子式防摇和电子式防摇三个阶段。其中机械式防摇通过改进或加装机械或液压装置，利用能量消耗的方式抑制起重机偏摆，实现简单，技术成熟，但系统结构复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统，其特征在于：主要包括模糊PID控制器、工控机、工业相机、起升编码器、人机界面、小车编码器和大车编码器，其中人机界面与模糊PID控制器相连，工业相机安装在起升运行机构下方，起升编码器安装于起升运行机构的起升卷筒一端，小车编码器和大车编码器分别安装在小车和大车上；起重机包括起升运行机构、小车运行机构、大车运行机构，其中起升运行机构与起升电机和起升变频器连接，小车运行机构与小车电机和小车变频器连接，大车运行机构与大车电机和大车变频器连接，且起升变频器、小车变频器和大车变频器与模糊PID控制器相连。

【技术特征摘要】
1.基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统，其特征在于：主要包括模糊PID控制器、工控机、工业相机、起升编码器、人机界面、小车编码器和大车编码器，其中人机界面与模糊PID控制器相连，工业相机安装在起升运行机构下方，起升编码器安装于起升运行机构的起升卷筒一端，小车编码器和大车编码器分别安装在小车和大车上；起重机包括起升运行机构、小车运行机构、大车运行机构，其中起升运行机构与起升电机和起升变频器连接，小车运行机构与小车电机和小车变频器连接，大车运行机构与大车电机和大车变频器连接，且起升变频器、小车变频器和大车变频器与模糊PID控制器相连。2.根据权利要求1所述基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统，其特征在于：所述模糊PID控制器包括大车位移模糊PID控制器、小车位移模糊PID控制器和角度模糊PID控制器。3.根据权利要求1所述基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制系统，其特征在于：所述工业相机通过Gige网线接口将采集负载偏摆图像并传递给工控机，起升编码器通过Profinet网线接口测量得到负载起吊绳长数据同样传递给工控机；工控机根据图像处理算法，利用起吊绳长分析得到负载偏摆角度并通过Profinet网线接口传递给模糊PID控制器；同时，大、小车编码器通过Profinet网线接口将测量的大、小车移动位移数据传递给模糊PID控制器，模糊PID控制器根据测量的负载偏摆角度、大、小车位移，基于位移模糊PID和角度模糊PID通过Profinet网线接口分别控制大、小车变频器，实现起重机的精确定位和智能防摇；同时，人机界面与模糊PID控制器通过Profinet网线接口进行数据通信。4.一种基于模糊PID控制的起重机智能防摇控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、起重机系统仿真模型建立：根据起重机动力学方程，建立起重机系统仿真模型，并根据实际应用需求确定起重机系统参数，包括大车质量m1、小车质量m2、负载质量m3、起吊绳长l和摩擦系数μ。步骤2、PID参数整定：通过大车位移模糊PID控制器、小车位移模糊PID控制器和角度模糊PID控制器同时进行控制；基于模糊PID控制器建立包含大车位移模糊PID控制器、小车位移模糊PID控制器和角度模糊PID控制器的防摇控制系统模型，利用计算机仿真得到大车位移模糊PID控制器的比例参数Kp1、积分参数Ki1和微分参数Kd1，小车位移模糊PID控制器的比例参数Kp2、积分参数Ki2和微分参数Kd2，角度模糊PID控制器的比例参数Kp3、积分参数Ki3和微分参数Kd3。步骤3、模糊控制器的自适应参数调节：根据起重机实际应用情况和专家经验，确定大车位移和大车速度的基本论域分别为[-e1mine1max]、[-ec1minec1max]，小车位移和小车速度的基本论域分别为[-e2mine2max]、[-ec2minec2max]，负载偏摆角度和负载偏摆角速度的基本论域分别为[-e3mine3max]、[-ec3minec3max]，利用基本论域通过量化因子Ke和Kec可以得到输入语言变量论域E、EC；进而选择输入语言变量与输出语言变量的模糊论域均为{-6-5-4-3-2-10123456}，对应7个模糊语言变量子集{NL，NM，NS，Z0，PS，PM，PL}，模糊输入语言变量论域的模糊化通过隶属函数实现；进一步通过模糊规则确定模糊输入语言变量和模糊输出语言变量的关系；最后通过反模糊化可以得到模糊输出语言变量的论域。选择PID参数增量△Kp、△Ki、△Kd的基本论域分别为[-upminupmax]、[-uiminuimax]、[-udminudmax]，将模糊输出语言变量的论域U进行比例转换即可以得到大车位移模糊PID控制器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小凯，吴庆祥，祝红亮，危刚，华林，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42