具有驱动约束的起重机控制器制造技术

本发明专利技术示出了具有驱动约束的起重机控制器。该起重机控制器用于包括用于提升挂在缆绳上的负载的提升机构的起重机。该重机控制器具有主动升沉补偿，主动升沉补偿通过驱动所述提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动，其中当计算所述提升机构的驱动时，所述升沉补偿考虑所述提升机构的至少一个约束。

【技术实现步骤摘要】
具有驱动约束的起重机控制器
本专利技术涉及起重机的起重机控制器，该起重机包括用于提升挂在缆绳上的负载的提升机构。该起重机控制器包括主动升沉补偿，其通过驱动提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动。
技术介绍
从DE102008024513A1中已知这种起重机控制器。本专利技术提供了一种参考所确定的当前升沉移动和升沉移动模型来预测缆绳悬挂点的未来移动的预测装置，其中负载的路径控制器至少部分地补偿缆绳悬挂点的预测移动。对于驱动提升机构，DE102008024513A1创建了液压操作的绞盘和挂在缆绳上的负载的动态模型，并通过倒置由其创建序列控制单元。为了实现状态控制，经由观测器根据力值测量来重建负载的未知状态。本专利技术的目的是提供一种改进的起重机控制器。
技术实现思路
根据本专利技术，这个目的在根据第一方面的起重机控制器的和根据第二方面的起重机控制器中得以解决。在第一方面中，本专利技术示出用于起重机的起重机控制器，该起重机包括用于提升挂在缆绳上的负载。该起重机控制器包括主动升沉补偿，其通过驱动提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动。根据本专利技术，提供了当计算提升机构的驱动时，升沉补偿考虑提升机构的至少一个约束。通过考虑提升机构的约束，确保提升机构实际上可以遵循由于升沉补偿而计算的控制命令，和/或确保提升机构或起重机不被所述驱动损坏。根据本专利技术，升沉补偿考虑最大容许急拉。因此，可确保起重机的提升机构或结构不被由于升沉补偿引起的提升机构的驱动损坏。除了最大容许急拉，还可请求稳定过程的急拉。替代地或另外地，升沉补偿可考虑最大可用功率。替代地或另外地，升沉补偿可考虑最大可用加速度。该最大可用加速度例如可由以下因素引起：提升机构的驱动器的最大功率和/或还未退绕的缆绳的长度和从而作用于提升机构和/或由于要被提升的重力引起的提升机构的负载引起的缆绳的重力。此外替代地或另外，升沉补偿可考虑最大可用速度。也可以如上关于最大可用加速度描述来获得升沉补偿的最大可用速度。此外，起重机控制器可包括计算功能，其计算提升机构的至少一个约束。为此目的，计算功能可特别评估传感器数据和/或驱动信号。借助于计算功能，提升机构的当前适用的约束均可被通信至升沉补偿。特别地，提升机构的约束可在提升期间改变，其可通过根据本专利技术的升沉补偿而被考虑。计算功能（function，函数）均可准确地计算提升机构的当前可用的至少一个运动约束量，特别是提升机构的最大可用功率和/或速度和/或加速度。有利的是，计算功能考虑未退绕的缆绳的长度和/或缆绳力和/或用于驱动提升机构的可用功率。根据本专利技术，起重机控制器可用于驱动提升机构，该提升机构的驱动器与蓄能器连接。存储在蓄能器中的能量实现用于驱动提升机构的可用功率。有利的是，存储在蓄能器中的能量的量或因此用于驱动提升机构的可用功率包括在根据本专利技术的计算功能中。特别地，根据本专利技术的提升机构可被液压驱动，其中液压蓄能器被设置在用于驱动提升机构的提升绞盘的液压回路中。可替代地，可以使用电力驱动器。其同样也可与蓄能器连接。有利的是，起重机控制器还包括路径规划模块，路径规划模块参考缆绳悬挂点和/或负载沉积点的预测移动并通过考虑提升机构的约束来确定轨迹。根据本专利技术，在规划轨迹时，可明确地考虑驱动器约束，特别是关于功率、速度、加速度和/或急拉方面的驱动器约束。特别地，轨迹可以是提升机构的位置和/或速度和/或加速度的轨迹。有利的是，路径规划模块包括优化功能，优化功能参考缆绳悬挂点和/或负载沉积点的预测移动并通过考虑提升机构的约束来确定轨迹，这最小化由于缆绳悬挂点的移动和/或由于负载沉积点的移动所产生的负载与负载沉积点之间差动移动引起的残余移动。根据本专利技术，因此，所述至少一个驱动器约束可被考虑到最优控制问题中。在最优控制问题中，特别地关于功率和/或速度和/或加速度和/或急拉方面考虑了驱动器的约束。优化功能参考缆绳悬挂点和/或负载沉积点的预测垂直位置和/或垂直速度来有利地计算最佳路径，其中通过考虑移动约束来最小化负载的残余移动和/或差动移动。在第二方面中，本专利技术包括用于起重机的起重机控制器，该起重机提升挂在缆绳上的负载的提升机构。起重机控制器包括主动升沉补偿，主动升沉补偿通过驱动提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动。根据本专利技术，升沉补偿包括：路径规划模块，其参考缆绳悬挂点和/或负载沉积点的预测移动来计算提升机构的位置和/或速度和/或加速度的轨迹，其包括在用于提升机构的随后控制的设定点值中。由于升沉补偿的该结构，可获得特别稳定和容易实现的提升机构的驱动。特别地，未知负载位置不再必须通过极大的努力来重构。根据本专利技术，提升机构的控制器可将测量值反馈至提升绞盘的位置和/或速度。因此，路径规划模块将提升绞盘的位置和/或速度指定为设定值，其在随后的控制器中与实际值相匹配。此外，可提供：提升机构的控制器通过先导控制考虑提升绞盘的驱动器的动态。特别地，先导控制可基于描述提升绞盘的驱动器的动态的物理模型的倒置（inversion）。特别地，提升绞盘可以是液压操作的提升绞盘。本专利技术的第一和第二方面均单独受本申请的保护，且均可在没有相应的其它方面的情况下分开来实现。然而，特别优选地，根据本专利技术的两个方面彼此结合。特别地，可以提供：当确定轨迹时，根据本专利技术的第二方面的路径规划模块考虑提升机构的至少一个约束。此外，根据本专利技术的起重机控制器还可以包括参考操作员的规范来驱动提升机构的操作员控制。有利的是，该控制器因此包括两个分开的路径规划模块，经由该路径规划模块，升沉补偿和操作员控制的轨迹彼此分开计算。特别地，这些轨迹可为提升机构的位置和/或速度和/或加速度的轨迹。此外，由两个分开的路径规划模块指定的轨迹可以相加并作为用于提升机构的控制和/或调控的设定点值。此外，可以根据本专利技术提供：升沉补偿和操作员控制之间的至少一种运动约束量的划分是可调节的，其中调节例如可通过加权因子实现，通过该加权因子，在升沉补偿和操作员控制之间分割（splitup）提升机构的最大可用功率和/或速度和/或加速度。这样的划分很容易可能在根据本专利技术的升沉补偿中发生，其无论如何会考虑提升机构的约束。特别地，至少一个运动约束量的划分被作为提升机构的约束来考虑。有利的是，操作员控制也考虑驱动器的至少一个约束，特别是最高容许急拉和/或最大可用功率和/或最大可用加速度和/或最大可用速度。根据本专利技术，升沉补偿的优化功能可确定包括在提升机构的控制和/或调控中的目标轨迹。特别地，如上所述，优化功能可计算提升机构的位置和/或速度和/或加速度的目标轨迹，其包括在用于提升机构的随后控制的设定点值中。优化可经由离散化来实现。根据本专利技术，优化可在负载提升点的移动的更新预测的基础上在每个时间步上实现。根据本专利技术，目标轨迹的第一值均可用于控制提升机构。当更新目标轨迹然后是可用时，仅其第一值又可用于控制。根据本专利技术，优化功能可以以比控制更低的扫描速度来工作。这提供了对于计算密集型优化功能、较小计算密集型控制选择更大扫描时间，另一方面，由于降低扫描时间而使精度更高。此外，可以提供：当没有发现有效的解决方案时，优化功能利用紧急轨迹规划。以此方式，当不能发现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于起重机的起重机控制器，所述起重机包括用于提升挂在缆绳上的负载的提升机构，所述起重机控制器包括主动升沉补偿，通过驱动所述提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动，其特征在于，当计算所述提升机构的所述驱动时，所述升沉补偿考虑所述提升机构的至少一个约束。

【技术特征摘要】
2012.03.09 DE 102012004803.31.一种用于起重机的起重机控制器，所述起重机包括用于提升挂在缆绳上的负载的提升机构，所述起重机控制器包括主动升沉补偿，通过驱动所述提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动，其特征在于，当计算所述提升机构的所述驱动时，所述升沉补偿考虑所述提升机构的至少一个约束，其中，所述升沉补偿考虑最大容许急拉和/或最大可用加速度和/或最大可用速度和/或最大可用功率，和/或其中所述起重机控制器包括计算功能，所述计算功能计算所述提升机构的至少一个约束，特别地，计算所述提升机构的所述最大可用速度和/或加速度和/或功率，其中所述计算功能有利地考虑退绕缆绳的长度和/或缆绳力和/或用于驱动所述提升机构的可用功率。2.根据权利要求1所述的起重机控制器，其中，所述提升机构的驱动器与蓄能器连接。3.根据前述权利要求中任一项所述的起重机控制器，具有路径规划模块，所述路径规划模块参考所述缆绳悬挂点和/或负载沉积点的预测移动并通过考虑所述提升机构的约束来确定轨迹，其中，所述路径规划模块有利地包括最优化功能，所述最优化功能参考所述缆绳悬挂点和/或负载沉积点的所述预测移动并通过考虑所述提升机构的约束来确定轨迹，这最小化由于所述缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动引起的负载的残余移动。4.一种用于起重机的起重机控制器，所述起重机包括用于提升挂在缆绳上的负载的提升机构，特别地根据权利要求1至3中任一项所述的所述起重机控制器，包括主动升沉补偿，通过驱动所述提升机构来至少部分地补偿由于升沉引起的所述缆绳悬挂点和/或负载沉积点的移动，其特征在于，所述升沉补偿包括路径规划模块，所述路径规划模块参考所述缆绳悬挂点和/或负载沉积点的预测移动来计算所述提升机构的位置和/或速度和/或加速度的轨迹，其包括在用于所述提升机构的随后控制的设定点值中。5.根据权利要求4所述的起重机控制器，其中，所述提升机构的所述控制器有利地将测量值反馈回提升绞盘的位置和/或速度，和/或通过先导控制考虑所述提升绞盘的驱动器的动态。6.根据权利要求4所述的起重机控制器，操作员参考操作员规范控制所述起重机控制器来驱动所述提升机构，其中所述控制器有利地包括两个分开的路径规划模块，经由所述两个分开的路径规划模块，所述升沉补偿的轨迹和所述操作员控制的轨迹彼此分开计算，其中，此外更有利地，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·施奈德尔，埃卡德·阿诺德，塞巴斯蒂安·库奇勒，奥利弗·萨沃德尼，
申请(专利权)人：利勃海尔韦尔克嫩青有限公司，
类型：发明
国别省市：