双起升双吊具场桥控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了双起升双吊具场桥控制系统及其控制方法，控制系统采用三个独立的控制器，分别控制场桥小车的位置、两个吊具的摆角。控制过程历经多个周期循环完成，控制系统能够有效实现双起升双吊具场桥的防摇定位控制。本发明专利技术的控制系统结构简单，控制有效，对控制量检测装置的要求较低，成本低廉，易于实现，使用方便，并能够同时实现小车位置控制和对两个吊具摆角的控制。

Double lifting double spreader field bridge control system and control method thereof

The invention discloses a double lifting double sling field bridge control system and a control method thereof. The control system adopts three independent controllers to respectively control the position of the field bridge trolley and the swing angle of the two spreader. The control process has been completed in several cycles, and the control system can effectively realize the anti roll positioning control of the double lifting double yard bridge. The control system of the invention has simple structure, effective control and control of detection device of the requirements of low cost, easy implementation, convenient use, and can simultaneously realize the position control of the two car and the swing angle of the load control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种港口装卸机械的控制系统，特别涉及一种双起升双吊具场桥控制 系统以及与该系统配套使用的控制方法。
技术介绍
场桥控制的目标是要实现负载的防摇和负载的精确对位。现在广泛使用中的场桥 大部分都是单起升场桥系统，都以手工控制操作为主，只是在一些大型集装箱场桥中为了 达到更好的操作效果，提高装卸效率，安装了一些机械防摇装置和电子防摇装置，但这些都 不是自动化场桥系统，即都没有从根本上实现场桥操作的自动控制，即自动防摇控制和定 位控制。为了能够实现对场桥的自动控制，在有些单起升场桥也采用了诸如PLC等作为场 桥控制器，但是这些场桥控制器很多没能同时实现负载防摇和负载定位的控制。这些场桥 控制系统在结构上有各种形式，一般使用了一个位置控制器或一个摆角控制器，但这些场 桥控制系统中普遍采用了比较复杂的速度传感器进行小车速度反馈，同时使用了摄像头、 角度传感器等检测装置实现负载摆角的检测，这些检测装置价格昂贵，使用复杂，抗干扰能 力差，维护也不方便，有的还对使用环境有特殊要求(比如采用摄像头进行角度识别就要 求天气状况良好，具备能见度高，无尘无雾无雨等自然条件)，控制系统工作的适应能力差。双起升双吊具场桥是一种新型港口装卸机械，由于它具有两个起升吊具，因而大 大提高了装卸效率，同时这种双起升双吊具场桥结构复杂，工作方式多样，给控制带来很大 的难度。双起升双吊具场桥具有两个可以单独起升的吊具系统，现有的单场桥控制系统无 法直接应用到双起升双吊具场桥中来解决双吊具场桥的位置控制和防摇定位控制问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有场桥控制系统所存在的缺陷，而提供一种双起升双吊具场桥 控制系统，该系统采用位置传感器和加速度计进行信息检测，成本低廉，使用可靠，维护简 单，完全克服了上述问题。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案双起升双吊具场桥控制系统，该系统应用于双起升双吊具场桥控制，所述控制系 统包括实时检测双起升双吊具场桥系统中场桥小车位置的位置传感器和加速度的加速度 计、小车位置控制器、第一吊具摆角控制器、第二吊具摆角控制器以及驱动双起升双吊具场 桥系统的场桥小车驱动器；所述小车位置控制器接受场桥操作指令和位置传感器检测的场 桥小车位置信号形成的位置偏差控制信号，该偏差信号再与小车速度估计值一起运算得到 位置控制信号，所述第一吊具摆角控制器和第二吊具摆角控制器根据加速度计检测的场桥 小车加速度信号分别计算得到控制第一吊具和第二吊具的第一吊具摆角控制信号和第二 吊具摆角控制信号；所述位置控制信号与第一吊具摆角控制信号、第一吊具摆角控制信号 综合形成最终场桥控制信号，并输入到场桥小车驱动器；所述场桥小车驱动器根据最终场桥控制信号驱动双起升双吊具场桥运动。所述控制系统中还包括位置检测单元以及加速度检测单元，所述位置检测单元通 过CAN总线获取位置传感器检测到的小车位置信号，并对小车位置信号进行滤波、变换、隔 离和A/D转换处理；所述加速度检测单元通过CAN总线获取加速度计检测到的场桥小车加 速度信号，并对场桥小车加速度信号进行滤波、变换、隔离和A/D转换处理。所述控制系统中还包括小车速度估计器，所述小车速度估计器根据检测到的场桥 小车位置信号，经过运算得到小车的速度估计值，并将得到小车速度估计值输入至小车位 置控制器。所述控制系统中还包括第一吊具摆角估计器和第二吊具摆角估计器，所述第一吊 具摆角估计器和第二吊具摆角估计器分别根据检测到的场桥小车加速度信号估计第一吊 具的摆角和第二吊具的摆角，并将估计得到的第一吊具的摆角和第二吊具的摆角分别输入 至第一吊具摆角控制器和第二吊具摆角控制器。本专利技术的另一个目的为提供一种双起升双吊具场桥控制系统的控制方法，该控制 方法能够实现双起升双吊具场桥系统中小车和双吊具摆角的控制。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下双起升双吊具场桥控制系统的控制方法，该控制方法基于双起升双吊具场桥控制 系统实施，所述控制方法包括如下步骤(1)控制台发出控制指令，指定双起升双吊具场桥系统中场桥小车运行的目标位 置；(2)在位置传感器和加速度计的第一个采样周期内，该控制指令经过小车位置控 制器的处理发送到场桥小车驱动器，控制场桥小车运行到一定位置；(3)在第二个采样周期内，位置检测单元检测到场桥小车的实际位置后，利用小车 速度估计器进行场桥小车速度估计得到场桥小车速度估计值，并将场桥小车速度估计值传 至到小车位置控制器，小车位置控制器根据场桥小车速度估计值、场桥小车目标位置与实 际位置之间的位置偏差值进行运算，得到小车位置控制信号；同时，第一吊具摆角估计器和 第二吊具摆角估计器分别估计得到第一吊具和第二吊具摆角的估计值，并将第一吊具和第 二吊具摆角的估计值分别传至第一吊具摆角控制器和第二吊具摆角控制器，得到第一吊具 摆角控制信号和第二吊具摆角控制信号；(4)综合小车位置控制信号、第一吊具摆角控制信号和第二吊具摆角控制信号，形 成控制信号，传至场桥小车驱动器驱动场桥小车运行；(5)在以后的采用周期内，重复步骤(3)至步骤G)，来纠正场桥小车位置控制的 偏差，消减两个吊具摆角的幅度，实现同时控制场桥小车位置和双吊具的两个摆角幅度。根据上述技术方案得到的本专利技术，其控制系统采用三个独立的控制器，分别控制 场桥小车的位置、第一吊具的摆角和第二吊具的摆角。同时该控制系统仅需要一个安装在 小车上的加速度计和一个场桥小车位置检测装置(如码盘等)就可以得到控制所需的小车 的速度和两个吊具的摆角，这样的控制系统有效的解决了双起升双吊具场桥的小车位置控 制问题和双吊具的防摇摆控制问题，同时不需要额外的速度传感器和角度传感器。从而使 得控制系统结构简单，控制有效，对控制量检测装置的要求较低，成本低廉，易于实现，使用 和维护方便，并能够同时实现小车位置控制和两个吊具摆角的控制。 同时本专利技术提供的控制方法，该控制方法步骤简单，易于实现，与控制系统配合使 用，简化了控制系统的操作步骤，实现了双起升双吊具场桥防摇和定位控制的自动化，提高 工作效率。附图说明 以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图1为本专利技术中控制系统的示意图。图2为本专利技术中控制方法的流程图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本专利技术。为了解决了双起升双吊具场桥系统的小车位置控制问题和双吊具的防摇摆控制 问题，同时不需要额外的速度传感器和角度传感器，本专利技术采用三个独立的控制器，分别控 制场桥小车的位置、第一吊具的摆角和第二吊具的摆角。同时仅需要一个安装在小车上的 加速度计和一个场桥小车位置检测装置(如码盘等)就可以得到控制所需的小车的速度和 两个吊具的摆角。基于上述原理，本专利技术提供的双起升双吊具场桥控制系统如图1所示，其主要包 括小车位置控制器、第一吊具摆角控制器、第二吊具摆角控制器、小车速度估计器、第一吊 具摆角估计器、第二吊具摆角估计器、信号比较器(包括第一比较器和第二比较器)以及控 制总线，同时还包括位置传感器和加速度计。其中位置传感器和加速度计安置在双起升双吊具场桥系统中小车上，用于检测场 桥小车的位置和加速度。为了使位置传感器和加速度计检测到的信号能够便本文档来自技高网...

【技术保护点】
双起升双吊具场桥控制系统，该系统应用于双起升双吊具场桥系统，其特征在于，所述控制系统包括实时检测双起升双吊具场桥系统中小车位置的位置传感器和加速度的加速度计、小车位置控制器、第一吊具摆角控制器、第二吊具摆角控制器以及驱动双起升双吊具场桥小车的驱动器；所述小车位置控制器接受场桥操作指令和位置传感器检测到的场桥小车位置信号而形成的位置偏差控制信号，再与小车速度估计值进行运算得到位置控制信号，所述第一吊具摆角控制器和第二吊具摆角控制器根据加速度计检测的场桥小车加速度信号分别计算得到控制第一吊具和第二吊具的第一吊具摆角控制信号和第二吊具摆角控制信号；所述位置控制信号与第一吊具摆角控制信号、第二吊具摆角控制信号综合形成最终场桥小车控制信号，并输入到场桥小车驱动器；所述场桥小车驱动器根据最终场桥小车控制信号驱动双起升双吊具场桥小车系统运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐为民，顾伟，褚建新，康伟，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：31[]