用于控制负载的运动的控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于控制承载装置的负载的运动的控制装置。承载装置可以例如是起重机，并且负载可以通过连接到起重机的悬挂点的绳索被承载。控制装置包括：输入接口，用于接收指示负载的目标速度的输入信号；输出接口，用于提供指示悬挂点的参考速度的输出信号；以及处理系统，构成用于基于输入信号生成输出信号的信号处理路径。信号处理路径包括至少一个有限脉冲响应滤波器，所述至少一个有限脉冲响应滤波器用于抑制其频率为负载的固有摆动频率的信号分量。由于有限的脉冲响应，由滤波器引起的稳定效应和尾端效应的时间长度是有限且确定的。

【技术实现步骤摘要】
用于控制负载的运动的控制装置和方法
本公开总体涉及运动控制。更具体地，本公开涉及一种用于控制负载的运动的装置和方法，该负载非刚性地连接到其速度和位置可控的悬挂点。此外，本公开涉及用于操纵负载的系统。该系统可以例如是但不一定是起重机。此外，本公开涉及一种用于控制负载的运动的计算机程序，其中所述负载非刚性地连接到其速度和位置可控的悬挂点。
技术介绍
不期望的摆动是影响许多机械系统的性能的问题，在所述机械系统中，负载非刚性地连接到其速度和位置受控的悬挂点。例如，当悬挂点移动时，负载有摆动的趋势。摆动的趋势可能代表损坏负载和/或其周围环境的风险，和/或可能通过迫使机械系统缓慢操作而降低生产率。机械系统可以例如是起重机，所述起重机包括起重机托架，负载通过悬挂绳索从该起重机托架悬挂。起重机操作者通过连接到控制单元的控制终端提供速度指令，该控制单元控制起重机托架的速度。在上述类型的起重机应用中，负载摆动特别是在自动起重机中以及在没有技术人员控制负载的运动的起重机中是一个问题。已知的事实是，可以通过增加加速和减速斜坡时间并使用长S曲线速度整形(即，限制加速度的时间导数，即，限制急冲)来减小负载摆动。这种方法的固有挑战是响应和稳定时间可能会增加到不可接受的水平。另一种方法是在基于模型的负载的运动控制中使用摆动角度传感器并且利用摆动角度传感器的输出信号。该模型可以基于经典牛顿动力学的运动方程。然而，在许多情况下，希望避免诸如可能在起重机有时必须操作的恶劣环境条件下易受损坏的摆动角度传感器之类的仪表。存在公开的开环方法，其不需要摆动角度传感器，并且其基于钟摆式，钟摆式基于经典牛顿动力学。在出版物WO9411293中描述了基于钟摆式的示例性开环方法。与这些开环方法相关的挑战是所述方法对诸如绳索长度和钩子与负载质心之间的距离的模型参数中的误差的敏感性。
技术实现思路
以下呈现简化的
技术实现思路
以提供对不同专利技术实施例的一些方面的基本理解。该
技术实现思路
不是对本专利技术的广泛综述。该
技术实现思路
既不旨在标识本专利技术的关键或重要元素，也不旨在界限本专利技术的范围。以下
技术实现思路
仅以简化形式呈现本专利技术作为对本专利技术的示例性和非限制性实施例的更详细描述的序言的一些概念。根据本专利技术，提供了一种用于控制负载的运动的新型控制装置，该负载非刚性地连接到其速度和位置是可控的悬挂点。悬挂点可以例如但不是必然地是起重机的一部分，并且负载可以用悬挂绳索自悬挂点悬挂。根据本专利技术的控制装置包括：输入接口，所述输入接口用于接收指示负载的目标速度的输入信号；输出接口，所述输出接口用于提供指示悬挂点的参考速度的输出信号；以及处理系统，所述处理系统构成用于基于输入信号生成输出信号的信号处理路径，其中信号处理路径包括至少一个有限脉冲响应“FIR”滤波器，所述至少一个有限脉冲响应“FIR”滤波器用于抑制其频率为负载的固有摆动频率的信号分量。由于上述至少一个有限脉冲响应滤波器，悬挂点的速度基本上没有频率分量来激励负载的摆动。由于上述滤波器具有有限脉冲响应，因此滤波器引起的稳定效应和尾端效应的时间长度是有限且确定的。为了提高鲁棒性，克服非刚性的连接性能变化，例如，克服绳索长度的变化，信号处理路径有利地设置成具有阻带，该阻带的宽度覆盖固有摆动频率的变化范围。根据本专利技术，还提供了一种用于操纵负载的新型系统。根据本专利技术的系统包括承载装置和根据本专利技术的控制装置，其中该承载装置包括用于承载负载的悬挂点以及用于移动悬挂点的可控驱动器，其中所述负载非刚性地连接到悬挂点，所述控制装置用于接收指示负载的目标速度的输入信号并且用于提供指示悬挂点的参考速度的输出信号给可控驱动器。上述承载装置可以例如是用于使用连接到悬挂点的悬挂绳索来承载负载的起重机。根据本专利技术，还提供了一种用于控制负载的运动的新型方法，该负载非刚性地连接到其速度和位置可控的悬挂点。根据本专利技术的方法包括：接收指示负载的目标速度的输入信号，将输入信号提供给信号处理路径，以生成指示悬挂点的参考速度的输出信号，并根据信号处理路径的输出信号控制悬挂点的运动，其中所述信号处理路径包括至少一个有限脉冲响应滤波器，所述至少一个有限脉冲响应滤波器用于抑制其频率为负载的固有摆动频率的信号分量。根据本专利技术，还提供了一种用于控制负载的运动的新型计算机程序，该负载非刚性地连接到其速度和位置可控的悬挂点。根据本专利技术的计算机程序包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制可编程处理器以：构成信号处理路径，接收指示负载的目标速度的输入信号，将输入信号提供给信号处理路径以生成指示悬挂点的参考速度的输出信号，并根据信号处理路径的输出信号控制悬挂点的运动，其中计算机程序包括用于配置信号处理路径以包括至少一个有限脉冲响应滤波器的计算机可执行指令，所述至少一个有限脉冲响应滤波器用于抑制其频率为负载的固有摆动频率的信号分量。根据本专利技术，还提供了一种新型计算机程序产品。该计算机程序产品包括编码有根据本专利技术的计算机程序的非易失性计算机可读介质，例如，光盘“CD”。在随附的从属权利要求中描述了本专利技术的各种示例性和非限制性实施例。当结合附图阅读时，从以下具体示例性实施例的描述中，可以最好地理解本专利技术的示例性和非限制性实施例，无论是结构还是操作方法，以及其他目的和优点。动词“包括”和“包含”在本文中用作开放限制，其既不排除也不要求存在未记载的特征。除非另有明确说明，从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。此外，应该理解，在整个文件中使用“一个”或“一”(即，单数形式)，并不排除多个。附图说明下面参考附图更详细地说明本专利技术的示例性和非限制性实施例及其优点，其中：图1示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于操纵负载的系统；图2a和图2b示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于控制负载的运动的控制装置；图3示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于控制负载的运动的控制装置；图4a和图4b示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于控制负载的运动的控制装置；图5a和图5b示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于控制负载的运动的控制装置；以及图6示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于控制负载的运动的方法的流程图。具体实施方式以下描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明，否则以下描述中提供示例的列表和组并非详尽无遗。图1示出了根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的用于操纵负载109的系统。该系统包括承载装置107，该承载装置107包括用于承载负载109的悬挂点108，所述负载非刚性地连接到悬挂点。承载装置107包括可控驱动器106，用于在坐标系199的x轴线的正方向和负方向上移动悬挂点108。在该示例性情况下，承载装置107是用于通过悬挂绳索110承载负载109的起重机，其中所述悬挂绳索110连接到悬挂点108。该系统包括根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的控制装置101，所述控制装置用于根据由控制终端105提供的输入信号控制可控驱动器106。在这个示例性情况下，输入信号是负载109的目标速度vload，T。在图1中，负载109的实际速度被表示为vload。输入信号也可以例如是通过已知的数学关系表示负载109的目标速度的目标位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制装置，用于控制非刚性地连接到悬挂点的负载的运动，所述控制装置包括：输入接口，所述输入接口用于接收指示所述负载的目标速度的输入信号；输出接口，所述输出接口用于提供指示所述悬挂点的参考速度的输出信号；和处理系统，所述处理系统构成用于根据所述输入信号生成所述输出信号的信号处理路径，其中所述信号处理路径包括至少一个有限脉冲响应滤波器，所述至少一个脉冲响应滤波器用于抑制其频率是所述负载的固有摆动频率的信号分量。

【技术特征摘要】
2018.04.17 US 15/955,1411.一种控制装置，用于控制非刚性地连接到悬挂点的负载的运动，所述控制装置包括：输入接口，所述输入接口用于接收指示所述负载的目标速度的输入信号；输出接口，所述输出接口用于提供指示所述悬挂点的参考速度的输出信号；和处理系统，所述处理系统构成用于根据所述输入信号生成所述输出信号的信号处理路径，其中所述信号处理路径包括至少一个有限脉冲响应滤波器，所述至少一个脉冲响应滤波器用于抑制其频率是所述负载的固有摆动频率的信号分量。2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述至少一个有限脉冲响应滤波器包括彼此串联或并联连接的多于一个的有限脉冲响应滤波器。3.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述至少一个有限脉冲响应滤波器在所述负载的固有摆动频率处或所述固有摆动频率附近具有传递零点。4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述至少一个有限脉冲响应滤波器包括移动平均滤波器。5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述信号处理路径还包括至少一个带阻滤波器，所述带阻滤波器具有在所述至少一个有限脉冲响应滤波器的第一边带上的阻带，所述至少一个带阻滤波器与所述至少一个有限脉冲响应滤波器串联连接，所述至少一个带阻滤波器布置在所述至少一个有限脉冲响应滤波器的下游，并且所述至少一个带阻滤波器包括无限脉冲响应滤波器。6.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述信号处理路径包括位于所述至少一个有限脉冲响应滤波器前面的抽取器和位于所述至少一个有限脉冲响应滤波器之后的内插器，所述抽取器使所述至少一个有限脉冲响应滤波器的采样率小于所述输入信号的采样率，而所述内插器使所述输出信号的采样率大于所述至少一个有限脉冲响应滤波器的采样率。7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，所述输入接口被配置为接收指示所述固有摆动频率的数据，并且所述处理系统被配置为根据所述固有摆动频率的变化来改变所述抽取器的抽取率。8.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述信号处理路径包括用于限制提供给所述至少一个有限脉冲响应滤波器的滤波器输入信号的变化率的输入整形器，所述输入整形器插入在所述至少一个有限脉冲响应滤波器的上游或被集成到所述至少一个有限脉冲响应滤波器中的在沿信号流方向上是第一的第一个有限脉冲响应滤波器中。9.根据权利要求8所述的控制装置，其中，所述输入整形器被配置为限制所述滤波器输入信号的延迟版本与所述滤波器输入信号之间的差的绝对值。10.一种用于操纵负载的系统，所述系统包括：承载装置，所述承载装置包括用于承载负载的悬挂点和用于移动所述悬挂点的可控驱动器，其中所述负载非刚性地连接到所述悬挂点；以及控制装置，所述控制装置用于接收指示所述负载的目标速度的输入信号，并且用于向所述可控驱动器提供指示所述悬挂点的参考速度的输出信号，其中所述控制装置包括：输入接口，所述输入接口用于接收所述输入信号；输出接口，所述输出接口用于将所述输出信号提供给所述可控驱动器；以及处理系统，所述处理系统构成用于基于所述输入信号生成所述输出信号的信号处理路径，所述信号处理路径包括至少一个有限脉冲响应滤波器，所述至少一个有限脉冲响应滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚可·奥利拉，
申请(专利权)人：伟肯有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI