桥式起重机防摇控制方法、桥式起重机装置及桥式起重机制造方法及图纸

本申请公开了一种桥式起重机防摇控制方法、桥式起重机装置及桥式起重机，涉及电动机控制技术领域。该方法包括：计算获取并发送摇摆频率；基于摇摆频率对获取的转速预设信号进行修正，得到修正转速信号；基于摇摆频率和修正转速信号，控制桥式起重机。本申请的桥式起重机能有效滤除吊重特有摇摆频率，有效降低机械系统之间的干涉，抑制了桥式起重机小车机构行走产生的吊重摇摆。行走产生的吊重摇摆。行走产生的吊重摇摆。

【技术实现步骤摘要】
桥式起重机防摇控制方法、桥式起重机装置及桥式起重机


[0001]本申请涉及电动机控制
，具体涉及一种桥式起重机防摇控制方法、桥式起重机装置及桥式起重机。

技术介绍

[0002]桥式起重机作为一种重要的装载设备，已经广泛应用于现代生产中，如港口运输、装备制造等行业。在起重机作业过程中，由于小车加减速及机械系统特有振荡特性影响，会导致吊重来回摇摆，不仅严重影响生成效率提升，甚至可能导致安全生产事故，所以起重机防摇技术成为了近十年来研究的热点。
[0003]起重机防摇消摆先后经历了机械式防摇和电子防摇两个阶段。
[0004]机械防摇主要是通过消耗吊重摆动的能量来消除摆动，或是通过增加悬挂系统刚度来抑制摆动，这类机构结构复杂，可靠性差，消摆效果不理想。
[0005]电子式防摇方法主要有：输入整形控制、经典控制、现代控制、智能控制及模糊控制等，其中应用最多的为输入整形控制。电子防摇技术通过调节电机的输出转矩或转速来抑制吊重的摆动，该技术的核心是控制器设计。电子防摇技术又分为开环控制和闭环控制两大类，其中开环控制设计简单，成本低，但控制精度略低，闭环控制利用反馈机制实时调整控制作用，保证了较好的控制性，但实现复杂，且需要增加附加成本。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本申请提供了一种桥式起重机防摇控制方法、桥式起重机装置及桥式起重机。
[0007]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供了一种起重机防摇控制方法，该方法包括：
[0008]计算获取并发送摇摆频率；基于摇摆频率对获取的转速预设信号进行修正，得到修正转速信号；基于摇摆频率和修正转速信号，控制桥式起重机。
[0009]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供了一种桥式起重机装置，该装置包括：
[0010]滤波模块，用于对获取的转速预设信号进行摇摆频率的滤除，得到修正转速信号；速度控制模块，用于接收修正转速信号与摇摆频率，进行实时的控制，控制桥式起重机；摇摆频率计算模块，用于计算获取并发送摇摆频率至滤波装置及速度控制装置。
[0011]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供了一种桥式起重机装置，该装置包括：
[0012]速度给定信号发生器，用于产生并发送转速预设信号；起重机控制器，与速度给定信号发生器连接，用于发送转速预设信号；滤波装置，与起重机控制器连接，用于滤除转速预设信号的摇摆频率，生成并修正转速信号；速度控制装置，与滤波装置及桥式起重机连接，用于根据摇摆频率及接收的修正转速信号，控制桥式起重机回到目标位置；摇摆频率计
算单元，与起重机控制器、滤波装置及速度控制装置连接，用于实时计算摇摆频率并实时传输摇摆频率至滤波装置及速度控制装置。
[0013]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供了一种桥式起重机，该起重机包括上述任意一项的桥式起重机装置。
[0014]本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，实时计算并且发送其起重机吊重的摇摆频率能够有效地让滤波装置和速度控制装置能实时地对摇摆频率进行抑制，避免调节时间过长；采用自动调整中心频率的陷波滤波器，能够实时有效滤除吊重特有摇摆频率，使用自适应积分时间常数的速度控制装置，有效降低速度控制装置和机械系统之间的干涉，抑制了桥式起重机小车机构行走产生的吊重摇摆。本申请的桥式起重机装置能有效抑制小车行走结束吊重的摇摆，其整体实现简单，鲁棒性强，可提高桥式起重机工作效率，降低对操作人员的技术要求。
附图说明
[0015]图1是本申请一实施例的桥式起重机防摇控制方法流程示意图；
[0016]图2是本申请一实施例的小车吊重系统简化模型结构示意图；
[0017]图3是本申请一实施例的陷波滤波器的伯德(Bode)示意图；
[0018]图4是本申请一实施例的桥式起重机装置结构示意图；
[0019]图5是本申请一实施例的桥式起重机装置结构示意图；
[0020]图6是本申请一实施例的桥式起重机装置系统框图示意图；
[0021]图7是本申请一实施例的桥式起重机结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]本申请首先提出了一种桥式起重机防摇控制方法，如图1所示，本实施例桥式起重机防摇控制方法具体包括步骤S101至步骤S103：
[0024]步骤S101：计算获取并发送摇摆频率。
[0025]摇摆计算单元计算获取并发送摇摆频率。
[0026]可选地，本实施例进一步提出了在摇摆计算单元计算获取并发送摇摆频率步骤中摇摆频率的计算公式，公式(1)如下所示：
[0027][0028]其中ω
n
为摇摆频率，重力加速度g选择固定值9.8m/s2，l表示为实际工作状态下的绳长。
[0029]可选地，本实施例进一步提出了一种小车吊重系统简化模型20，如图2所示，公式(1)可由以下系统简化模型推导并计算得到：
[0030]在图2中，将吊重202视为理想的指点，忽略系统的弹性变形和大车移动，忽略吊绳
长度变化，忽略小车201摩擦力以及空气阻力的影响。
[0031]小车201质量记为M，吊重202质量为m，吊绳绳长为l，吊重202相对于竖直线的摆角为θ，电机对小车201提供的驱动力为F，小车201与轨道之间的摩擦力为f，摩擦系数为μ，吊绳收到的拉力为F1。得到小车201和吊重202在水平和竖直方向的位移如公式(2)所示：
[0032][0033]对(2)求微分得到小车201和吊重202在水平和竖直方向的速度如公式(3)所示：
[0034][0035]根据系统的动能和势能计算和拉格朗日方程，可以得到系统的非线性动力学方程如公式(4)所示：
[0036][0037]在起重机作业过程中，可以将吊绳受到的起升力看作恒定值，不做考虑，同时忽略绳长的变化，即另一方面，考虑到摆角摆动范围一半小于10度，所以系统方程(4)可进一步简化为(5)：
[0038][0039]由公式(5)可以计算便可以得到吊重202的摆动频率如公式(1)所示，绳长l根据实际工作状态获取，由桥式起重机控制器提供。
[0040]步骤S102：基于摇摆频率对获取的转速预设信号进行修正，得到修正转速信号。
[0041]滤波装置接收到摇摆频率与转速预设信号，在转速预设信号中将吊重摇摆频率的激励源信号进行滤除，得到修正转速信号。
[0042]可选地，本实施例在基于摇摆频率对获取的转速预设信号进行修正，得到修正转速信号的步骤中，滤波装置可以为陷波滤波器，采用陷波滤波器进行摇摆频率对获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥式起重机防摇控制方法，其特征在于，包括：计算获取并发送摇摆频率；基于所述摇摆频率对获取的转速预设信号进行修正，得到修正转速信号；基于所述摇摆频率和所述修正转速信号，控制所述桥式起重机。2.根据权利要求1所述的桥式起重机防摇控制方法，其特征在于，所述计算获取并发送摇摆频率步骤中，所述摇摆频率的计算采用公式(1)：其中ω
n
为摇摆频率，重力加速度g选择固定值9.8m/s2，l表示为实际工作状态下的绳长。3.根据权利要求2所述的桥式起重机防摇控制方法，其特征在于，所述基于所述摇摆频率对获取的转速预设信号进行修正，得到修正转速信号的步骤，包括：采用陷波滤波器进行所述摇摆频率对获取的所述转速预设信号的修正，所述陷波滤波器可阻止中心频率附件频带通过；所述陷波滤波器采用公式(2)：ω
n
为所述摇摆频率，按所述公式(1)实时计算；其中ξ
p
决定陷波滤波器宽度，ξ
z
决定陷波器深度，s是表示H(s)这个函数是原函数经过拉普拉斯变换后的表达式。4.根据权利要求1所述的桥式起重机防摇控制方法，其特征在于，所述基于所述摇摆频率和所述修正转速信号，控制所述桥式起重机，包括：控制所述桥式起重机采用PI调节器，其传递函数如公式(3)所示：k
p
为比例增益，τ
n
为积分时间常数，且比例增益固定，所述积分时间常数基于所述摇摆频率由公式(4)实时计算获取：其中ω
n
为所述摇摆频率，重力加速度g选择固定值9.8m/s2，l表示为所述实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，沈俊伟，
申请(专利权)人：苏州时代新安能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：