一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法技术

本发明专利技术公开了一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，变频器控制控制塔式起重机的变频电机，斜坡转换模块将阶跃式速度命令ω

【技术实现步骤摘要】
一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法
本专利技术属于应用于起重机回转机构上的控制方法，具体涉及一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法。
技术介绍
塔式起重机回转机构整体系统的特点是臂架长，重量大，惯性也大，同时也存在臂架柔性较大的特点，这给回转机构的控制带来麻烦，另外，当塔身较高时，塔身的柔性也会给回转机构的控制带来附加的难度。目前，塔式起重机回转机构的控制有几种主流方式，在其控制效果、可靠性和成本上都各有优缺点。第一种是电机采用力矩电机配涡流制动器，控制器采用交流调压类型的RCV控制方式，如CN201512374U和CN200910013251披露的那样，这种控制方式的优点是控制的效果较好，塔式起重机的回转机构启动、制动平稳且速度快。在这种方式中，力矩电机只产生驱动转矩，涡流制动器只产生制动转矩，各自通过调压装置控制在电机输出轴上产生合转矩，这个合转矩首先要能满足根据速度命令在加速时为驱动转矩、在减速时为制动转矩，即可驱动塔式起重机回转机构正常工作。其次，由于塔式起重机回转机构惯性大、柔性大的特点，力矩电机较软的机械特性可以很好在臂架发生扭曲产生应力时去吸收应力的作用，即当应力表现为塔臂有驱动电机加速的趋势时，力矩电机上的负载转矩变小，力矩电机的速度会增加来跟随塔臂；当应力表现为塔臂有阻碍电机速度的趋势时，力矩电机上的负载转矩增大，力矩电机的速度会减少，同样是跟随了塔臂的运动，这样就不会使应力继续增加，而是很快得以释放。另外，涡流制动器的原理是不提供驱动转矩，只提供制动转矩，具有阻尼的作用，同样会缓解塔臂的应力状态。因此力矩电机与涡流制动器的结合所形成的机械特性非常适合塔式起重机回转机构的驱动。但第一种方式的缺点是力矩电机低速时滑差大、转子发热大，导致散热性能不佳、而且防护等级较低，涡流制动器的发热也较大，需要经常维护，RCV控制器可靠性不高。鉴于第一种方式中RCV控制器可靠性不高的特点，出现了用可靠性较高的变频器替代RCV控制器的第二种控制方式，那就是电机采用力矩电机配涡流制动器或变频电机配涡流制动器，控制器采用通用变频器普通加减速的控制方式，即加减速时间固定的方式(也可以称为加减速斜率固定的方式)，这种方式同样保留了涡流制动器发热严重、需要定期维护的缺点，采用力矩电机的更是保留了力矩电机散热性能不佳、防护等级较低的缺点。由于采用了变频控制，其控制的电机的机械特性较采用调压控制的力矩电机机械特性硬很多，因此控制塔式起重机的回转机构启动、制动效果比RCV的差，加减速时间较短时会出现塔臂在停止时回弹、塔身在塔臂停止时抖动的现象，解决方法只有简单延长加减速时间，这样虽然能够缓解塔臂回弹、塔身抖动的现象，但也直接导致了塔式起重机回转机构工作效率的下降。鉴于第二种方式中变频器普通加减速控制方式不能很好满足对塔式起重机回转机构控制性能要求的情况，出现了普通加减速控制方式的几种改进方案，电机仍为力矩电机配涡流制动器或变频电机配涡流制动器。CN201210161223披露了一种方法，将固定加减速斜率的方式改为先快减速再慢减速的方式，虽然能够缓解塔臂回弹、塔身抖动的现象，但本质上仍是延长了整体加减速时间，工作效率比第二种方案稍高，但仍没有RCV控制方式高。CN201210576592披露了一种方法，需要在塔臂末端安装加速度传感器，来测得塔臂末端的加速度和速度，进而控制回转驱动侧的电机时刻跟随塔臂末端的状态，缓解塔臂柔性产生的应力，避免造成应力的集中而导致的塔臂回弹、塔身抖动的现象，该方法需要增加额外的传感器，也引入了不可靠的因素。
技术实现思路
：为了克服上述
技术介绍
的缺陷，本专利技术提供一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，制动平稳，减速时间短，效率高。为了解决上述技术问题本专利技术的所采用的技术方案为：一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，变频器控制控制塔式起重机的变频电机，变频器包括：档位信号发生器1，将从控制手柄接收到的档位信号按照预设的参数生成阶跃式速度命令ωref；斜坡转换模块3，将阶跃式速度命令ωref生成按照预先设定的斜率变化的速度指令ωcmd；力矩电机转矩函数发生模块4，接收速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用力矩电机转矩函数生成第一转矩命令Tcmd1；涡流制动器转矩函数发生模块5，接收速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用涡流制动器转矩函数生成第二转矩命令Tcmd2；转矩合成模块6，接收第一转矩命令Tcmd1、第二转矩命令Tcmd2和转速方向判断模块7的输入的转速方向信号，生成转矩合成命令Tcmd3；将转矩合成命令Tcmd3作为变频器的转矩控制环驱动塔式起重机变频电机。较佳地，斜坡转换模块3中的斜率变化范围为-100％～100％。较佳地，力矩电机转矩函数发生模块4，接收速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用力矩电机转矩函数按照如下的公式生成第一转矩命令其中，V为回转机构驱动电机的额定电压，a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2为对回转机构驱动电机在不同电压输入情况下的转速-转矩机械特性曲线进行拟合得到的常数。较佳地，对回转机构驱动电机在不同电压输入情况下的转速-转矩机械特性曲线进行拟合的方法为最小二乘法。较佳地，涡流制动器转矩函数发生模块5，接收速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用涡流制动器转矩函数按照如下的公式生成第二转矩命令其中，V为回转机构驱动电机的额定电压，a3、a4、b3、b4、c3、c4、d3、d4为对电机在不同电压输入情况下的转速-转矩机械特性曲线进行最小二乘法拟合得到的常数。较佳地，对电机在不同电压输入情况下的转速-转矩机械特性曲线进行拟合的方法为最小二乘法。较佳地，转矩合成模块6按照如下公式生成转矩合成命令Tcmd3＝sgn(ωm)·(Tcmd1-Tcmd2)。本专利技术的有益效果在于：本专利技术能够在塔式起重机回转机构中采用普通变频电机，不需要涡流制动器，不需要额外的传感器，采用变频器驱动普通变频电机，系统可靠性高，维护工作量小。本专利技术能够使塔式起重机的回转机构启动、制动平稳且整体加减速时间短，工作效率高。附图说明图1是本专利技术实施例整体结构示意图。图2是本专利技术实施例力矩电机的机械特性曲线图。图3是本专利技术实施例涡流制动器的机械特性曲线图。图4是本专利技术实施例电机瞬态模型与本专利技术力矩电机转矩函数的仿真速度对比图。图5是本专利技术实施例电机瞬态模型与本专利技术力矩电机转矩函数的仿真转矩对比图。图1中：1-档位信号发生器，2-本专利技术实施例的系统构成模块，3-斜坡转换模块，4-力矩电机转矩函数发生模块，5-涡流制动器转矩函数发生模块，6-转矩合成模块，7-转速方向判断模块，8-电机机械特性模块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。普通变频电机在变频器驱动下，在采用矢量控制时，具有在从零转速到额定转速的范围内输出恒定转矩的能力，也就本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，其特征在于：变频器控制控制塔式起重机的变频电机，所述变频器包括：/n档位信号发生器1，将从控制手柄接收到的档位信号按照预设的参数生成阶跃式速度命令ω

【技术特征摘要】
1.一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，其特征在于：变频器控制控制塔式起重机的变频电机，所述变频器包括：
档位信号发生器1，将从控制手柄接收到的档位信号按照预设的参数生成阶跃式速度命令ωref；
斜坡转换模块3，将所述阶跃式速度命令ωref生成按照预先设定的斜率变化的速度指令ωcmd；
力矩电机转矩函数发生模块4，接收所述速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用力矩电机转矩函数生成第一转矩命令Tcmd1；涡流制动器转矩函数发生模块5，接收所述速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用涡流制动器转矩函数生成第二转矩命令Tcmd2；
转矩合成模块6，接收所述第一转矩命令Tcmd1、所述第二转矩命令Tcmd2和转速方向判断模块7的输入的转速方向信号，生成转矩合成命令Tcmd3；
将所述转矩合成命令Tcmd3作为变频器的转矩控制环驱动塔式起重机变频电机。


2.根据权利要求1所述的一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，其特征在于：所述斜坡转换模块3中的斜率变化范围为-100％～100％。


3.根据权利要求1所述的一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，其特征在于：力矩电机转矩函数发生模块4，接收所述速度指令ωcmd和电机实时转速ωm，利用力矩电机转矩函数按照如下的公式生成第一转矩命令

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【专利技术属性】
技术研发人员：谢鸣，李小松，曾国庆，王俊，
申请(专利权)人：武汉港迪电气传动技术有限公司，武汉港迪电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42