[发明专利]起重机开环优化防摇控制方法

说明书

本发明公开了一种起重机开环优化防摇控制方法，它基于起重机动力学分析，利用起重机运行状态参数作为边界约束条件，实现起重机运行距离最小、加速或减速运行时间最短和运行轨迹最优的防摇控制；同时基于数值分析和计算机模拟技术，建立起重机运行速度、运行时间和起吊绳长之间的数学模型。本发明基于运行距离和加速或减速时间最优建立开环优化控制方法，具有防摇距离短、响应速度快等特点，可有效抑制负载偏摆，提高起重机的操作安全性和运行稳定性，控制方法实施简单，易于工程应用，控制精度高，有助于起重机的智能化和自动化运输。

技术领域

本发明属于起重机智能控制技术领域，具体涉及一种起重机开环优化防摇控制方法。

背景技术

起重机系统由大车运行机构、小车运行机构和起升运行机构组成，结构简单，可以十分方便的实现货物的运输，因此在冶金制造、钢铁生产、加工车间、生物制药、垃圾处理等场所得到大范围应用。然而起重机为欠阻尼柔性控制柔性控制系统，在起重机运行过程中，若起重机运行速度发生变化将不可避免的使得负载摆动，这将严重影响起重机的工作安全性。同时运行机构停止运行后，负载将存在长时间的摆动，严重降低了起重机的工作效率。起重机防摇控制技术通过控制大小车的运行来抑制负载的摆动，可有效提高起重机工作效率，适应起重机自动化、快速化和大型化应用需求，因此受到国内外学者和制造商的极大关注。

《中国制造2025》中指出基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革。其战略任务和重点为在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，并将依托优势企业，进口关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间作为智能制造专栏进行描述。而起重机是智能工厂/数字化车间的重要组成部分，因此提高起重机防摇控制的稳定性和控制准确性显得尤为重要。起重机开环防摇因其应用方便，易于设计和改造而得到广泛应用。但是起重机开环防摇需控制大小车在加速或减速过程中运行一段距离来抑制和小车负载摆动。过大的防摇距离将严重影响起重机的操作安全性，特别是起重机停止过程，过大的防摇距离可能造成设备损坏和财产损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起重机开环优化防摇控制方法，它可以实现起重机运行距离最小、运行时间最短和运行轨迹最优的快速稳定防摇，进而提高了起重机开环防摇控制方法的适应性和工程应用性，增强了起重机的操作安全性和工作效率，有助于促进起重机的智能化和快速化运输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种起重机开环优化防摇控制方法，包括以下步骤：

S1、设定小车初始速度、负载初始偏摆角度和角速度均为0，小车最终运行速度v_1max＝1m/s，且负载最终偏摆角度和角速度为0，在小车速度v₁满足0<v₁≤1m/s情况下，获取k米绳长下小车运行距离最小、加速或减速时间最短和负载偏摆角度最小时的最优速度运行曲线，k为不同的自然数；S2、对步骤S1中获得的所有速度运行曲线进行拟合，得到速度拟合方程v₁＝(P₀t+b₀),P₀为初始的行列式系数矩阵，b₀为初始的行列式常数项，0≤t≤t_f，t_f为小车最优加速运行时间；

S3、对P₀的每一列分别进行拟合，得到行列式系数矩阵的拟合方程P＝A₁l+B₁，A₁是该拟合方程的行列式系数矩阵，B₁是该拟合方程的行列式常数项矩阵，l为起重机的绳长；

S4、设定起重机开环优化防摇算法轨迹方程比例系数v_max为小车设定运行速度；