一种基于0-1规划的桥式起重机调速控制方法技术

本发明专利技术涉及工业装备运动控制技术领域，公开了一种基于0

【技术实现步骤摘要】
一种基于0
‑
1规划的桥式起重机调速控制方法


[0001]本专利技术涉及工业装备运动控制
，尤其涉及一种基于0
‑
1规划的桥式起重机调速控制方法。

技术介绍

[0002]工业企业多采用桥式起重机来进行原料转运，桥式起重机主要由大车、小车及电气控制系统三大部分组成。大车为桥式起重机的桥架，电机驱动两侧桥架的主动车轮沿车间纵向轨道运行，为了提升安全性，使桥式起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，定位更加准确，往往使用变频器来调节驱动电机转速，通过改变电动机电源频率实现电机速度调节。然而，在原料仓库物料输送场景中，桥式起重机通常进行重复、单一的上料作业，作业类型简单，定位精度要求不高，通常使用继电器加接触器的方式控制电机启停，桥式起重机操作工仅通过启停两个控制动作来控制起重机运动，如果仅为提升控制精度而对桥式起重机驱动电机进行变频调速改造，成本过大，而且原料仓库桥式起重机通常为连续作业，空闲时间短，复杂硬件改造严重影响正常生产。另外，在运动控制算法层面，传统控制优化方法算法复杂，设计多种复杂算术运算，计算量较大，难以在PLC控制器中编程实现。因此，亟待一种适用于工厂原料仓库物料输送场景且对桥式起重机定位精度要求低、能在有限的停车改造时间和改造预算条件下实现的桥式起重机调速控制方法。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种基于0
‑
1规划的桥式起重机调速控制方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于0
‑
1规划的桥式起重机调速控制方法，包括如下步骤：
[0005]S1、计算采样周期T下的桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ；
[0006]S2、等待新的控制周期到达，执行以下步骤；
[0007]S3、判断桥式起重机实际位移与设定位移的偏差是否已经降低至允许范围内，如果是则停止电机运行，退出循环，否则，根据预先设定的预测步数N，计算出所有可能的电机启停动作序列为2
N
个；
[0008]S4、定义电机启停动作序列标识变量，电机启停动作序列标识变量为非负整数，并设置初值为0，定义目标函数最小化变量，目标函数最小化变量在计算机中的存储类型为IEEE754规定的单精度浮点数，并设置其初值为IEEE754规定的单精度浮点数的最大可能值；
[0009]S5、当电机启停动作序列标识变量小于2
N
时，将电机启停动作序列标识变量转换为N位二进制数B，所述N位二进制数B从低到高的每一位表示时间从近至远桥式起重机电机未来的启停状态时间序列，其中数字量为1对应电机启动状态，数字量为0对应电机停止状态，然后执行第S6步，当电机启停动作序列标识变量大于等于2
N
时，执行第S11步；
[0010]S6、根据电机未来的启停状态时间序列计算桥式起重机未来N个采样周期的速度值时间序列，将所述速度值时间序列和对应的桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ的误差平方和计为θ1；
[0011]S7、统计电机未来的启停状态时间序列的状态变化次数，计为θ2；
[0012]S8、设定优化目标为θ1与θ2之和，记作θ
total
；
[0013]S9、将θ
total
与S4定义的目标函数最小化变量进行对比，如果θ
total
小于目标函数最小化变量，则设置目标函数最小化变量等于θ
total
，并记录此时θ
total
对应的电机启停状态时间序列μ；
[0014]S10、电机启停动作序列标识变量自增1，返回第S5步；
[0015]S11、从电机启停状态时间序列μ中取第一个状态数据，送入电机电控系统执行，并返回执行S3。
[0016]优选的，S1步骤中，设定桥式起重机的目标位移为S，根据桥式起重机最大允许速度V
max
，最大允许加速度a
max
，最大允许减速度a
neg
和采样周期T，采用如下方法计算桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ：
[0017](1)若则运动速度参考轨迹时间序列γ由加速轨迹和减速轨迹两部分构成，
[0018](1
‑
1)设时间区间为在此时间区间内，桥式起重机从速度0开始做加速运动，加速度为a
max
，使用采样周期T对速度采样后得到桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ的第一部分；
[0019](1
‑
2)设时间区间为
[0020]在此时间区间内，桥式起重机做减速运动，减速度为a
neg
，使用采样周期T对速度采样后得到桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ的第二部分；
[0021](2)若则运动参考轨迹时间序列γ由加速轨迹、匀速轨迹和减速轨迹三部分构成，
[0022](2
‑
1)设时间区间为在此时间区间内，桥式起重机从速度0开始做加速运动，加速度为a
max
，使用采样周期T对速度采样后得到桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ的第一部分；
[0023](2
‑
2)设时间区间为在此时间区间内，桥式起重机以恒定速度V
max
行进，使用采样周期T对速度采样后得到桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ的第二部分；
[0024](2
‑
3)设时间区间为
[0025][0025]在此时间区间内，桥式起重机做减速运动，减速度为a
neg
，使用采样周期T对速度采样后得到桥式起重机的参考轨迹时间序列γ的第三部分。
[0026]本专利技术中，通过桥式起重机的目标位移为S、桥式起重机最大允许速度V
ma
、最大允许加速度a
max
和采样周期T，采用S1的步骤根据给定的公式计算包括加速、匀速、减速过程的桥式起重机运动参考轨迹时间序列γ，可简化运算，大大减少桥式起重机运动参考轨迹时间序列γ的计算时间。
[0027]在S8步骤的优化目标由两部分相加组成，第一部分根据电机未来的启停状态时间序列计算桥式起重机未来N个采样周期的速度值时间序列，然后将该速度值时间序列和对应参考轨迹时间序列γ的误差进行平方加和，第二部分为未来启停状态时间序列的状态变化次数。
[0028]每个采样周期通过S4～S10的一系列步骤滚动计算最优电机启停状态时间序列μ，并仅选取μ中的第一个状态进行下一拍的电机控制量，从而减少桥式起重机运动控制中的测量噪音干扰，保证控制精度。
[0029]本专利技术还包括能够使一种基于0
‑
1规划的桥式起重机调速控制方法正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本专利技术中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于0
‑
1规划的桥式起重机调速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、计算采样周期T下的桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ；S2、等待新的控制周期到达，执行以下步骤；S3、判断桥式起重机实际位移与设定位移的偏差是否已经降低至允许范围内，如果是则停止电机运行，退出循环，否则，根据预先设定的预测步数N，计算出所有可能的电机启停动作序列为2
N
个；S4、定义电机启停动作序列标识变量，电机启停动作序列标识变量为非负整数，并设置初值为0，定义目标函数最小化变量，目标函数最小化变量在计算机中的存储类型为IEEE754规定的单精度浮点数，并设置其初值为IEEE754规定的单精度浮点数的最大可能值；S5、当电机启停动作序列标识变量小于2
N
时，将电机启停动作序列标识变量转换为N位二进制数B，所述N位二进制数B从低到高的每一位表示时间从近至远桥式起重机电机未来的启停状态时间序列，其中数字量为1对应电机启动状态，数字量为0对应电机停止状态，然后执行第S6步，当电机启停动作序列标识变量大于等于2
N
时，执行第S11步；S6、根据电机未来的启停状态时间序列计算桥式起重机未来N个采样周期的速度值时间序列，将所述速度值时间序列和对应的桥式起重机的运动参考轨迹时间序列γ的误差平方和计为θ1；S7、统计电机未来的启停状态时间序列的状态变化次数，计为θ2；S8、设定优化目标为θ1与θ2之和，记作θ
total
；S9、将θ
total
与S4定义的目标函数最小化变量进行对比，如果θ
total
小于目标函数最小化变量，则设置目标函数最小化变量等于θ
total
，并记录此时θ
total
对应的电机启停状态时间序列μ；S10、电机启停动作序列标识变量自增1，返回第S5步；S11、从电...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪彭，王紫千，周凤禄，蔡晓东，
申请(专利权)人：中铝智能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：