[发明专利]一种桥式吊车运行末段防摇定位方法及系统

说明书

本发明提出一种桥式吊车运行末段防摇定位方法及系统，工业运行环境中的桥式吊车在运行末段难以保证位置精度且负载无残余摆动，本发明针对这一特点，在运行末段设计基于专家规则的角度反馈控制器，根据采集到的负载摆角及角速度来抑制负载摆角，设计PD控制器作为位置反馈控制器来保证位置精度，同时设计前向通道补偿将位置控制和角度控制耦合，提高了工业生产中桥式吊车吊运载物的安全性、可靠性及工作效率。所述一种桥式吊车运行末段防摇定位系统包括角度测量仪模块(101)、激光测距仪模块(102)、PLC模块(103)、上位机模块(104)、变频器模块(105)、电机模块(106)。

所属领域

本发明专利涉及一种桥式吊车运行末段防摇定位方法及系统，属于桥式吊车防摇定位控制领域。

背景技术

桥式吊车是一种重要的重物装卸搬运设备，在各个工业现场具有广泛应用。桥式吊车在吊运过程中总是不可避免地造成吊物的摇摆，吊物的摇摆会加速机械磨损、增加吊物的转运时间，甚至造成安全事故。近年来提出的多种防摇定位策略，用来实现更快地完成吊物的转运，特别是带有定位功能的自动化工业级桥式吊车，有效的防摇定位系统可以使桥式吊车的操作变得更加高效安全。

受制于工业现场的复杂性和成本因素，目前投入到现场应用的无人桥式吊车大都由可编程逻辑控制器(PLC)编程实现开环或简单闭环防摇定位，复杂的算法难以真正进入桥式吊车防摇定位领域。这些方法使得桥式吊车在运行末段出现偏移目标位置、消除载物摆动困难的情况，且系统对参数变化敏感、抗干扰性能差，难以使桥式吊车在准确定位的同时载物摆动也衰减至安全范围内。

基于输入整形方法等的开环防摇定位策略抗干扰性能较差，因没有角度和位置反馈，难以保证桥式吊车停在目标位置时载物的摇摆角度在允许范围之内。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种桥式吊车运行末段防摇定位方法及系统，本发明提出在抑制摆动方面采用专家规则控制器，在精确定位方面采用PD结构的位置反馈控制器，同时在前向通道内加入一个比例环节将专家规则防摇控制器和位置反馈控制器耦合，起到快速防摇精确定位的目的，同时具有较强的抗干扰性能，方法方便可编程逻辑控制器(PLC)编程实现，也降低桥式吊车改造成本，大幅提升桥式吊车的作业效率。

技术方案：本发明提出一种桥式吊车运行末段防摇定位方法及系统，使用专家规则和输出反馈实现在桥式吊车运行末端的快速防摇和精确定位，包括以下步骤：

步骤1：对角度测量仪采集到的载物角度信号进行限幅滤波，设定两次采样之间允许的最大偏差值ΔD，角度测量仪检测到新值F(n)时进行判断：当F(n)-F(n-1)＜ΔD，则输出值F_o＝F(n)，本周期检测值有效；当F(n)-F(n-1)＞ΔD，则输出值F_o＝F(n-1)，使用上周期检测值代替本周期检测值，限幅滤波可有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰；

步骤2：设计基于专家规则的角度反馈控制器，设小车加速度与载物角速度方向相同，当载物角速度θ'＜0，小车加速度a＜0，小车减速；当载物角速度θ'＞0，小车加速度a＞0，小车加速，设计角度反馈控制器的传递函数为G(s)＝K*(T*s+1)，s为拉普拉斯算子，载物角度的门限值为0＜θ₁＜θ₂，载物角速度门限值为0＜θ'₁＜θ'₂，角度反馈控制器的比例系数K遵从如下的自适应法则：

角度反馈控制器的时间常数T遵从如下的自适应法则：

步骤3：设计位置反馈控制器，对于位置反馈控制器，角度反馈控制器的调节时间相对较小，将角度反馈控制器等效为一个比例环节，设计传递函数为的控制器作为位置反馈控制器，同时将控制器放在反馈通道消除PD环节中零点对系统动态性能的影响；