一種起重機重物下放時的控制方法及控制系統的製作方法
2023-06-24 03:04:26 2
一種起重機重物下放時的控制方法及控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種起重機重物下放時的控制方法及控制系統，該控制方法主要包括：位勢負載分析；起重機抱閘控制；基於位勢負載分析的結果和起重機抱閘控制的結果，採用驅動器進行轉矩控制，實現起重機重物的穩定下放。本發明所述起重機重物下放時的控制方法及控制系統，可以克服現有技術中易產生震動、下放過程穩定性差和安全隱患大等缺陷，以實現不易產生震動、下放過程穩定性好和安全隱患小的優點。
【專利說明】—種起重機重物下放時的控制方法及控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及起重機控制【技術領域】，具體地，涉及一種起重機重物下放時的控制方法及控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著工業自動化的發展，越來越多的生產設備採用起重機械，起重機械的起重能力也隨之越來越大，對起重運動過程的要求也隨之越來越高。從以往的靠人工經驗目測作業，轉變為採用電氣傳動裝置進行調速控制、依靠穩定的運行軌跡進行作業的階段。從而，對於起重設備的控制系統，提出了新的要求。
[0003]目前由於重載下放過程中存在抱閘打開時速度超過預期設定速度，在「點動」著地時，經常出現的是在重物下放著地時產生很大的震動，具有一定的安全隱患。需要針對起重機重物下放過程中的電機轉速超出設定值所導致的下放震動，公開一種起重機重物下放的方法。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在易產生震動、下放過程穩定性差和安全隱患大等缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種起重機重物下放時的控制方法，以實現不易產生震動、下放過程穩定性好和安全隱患小的優點。
[0006]本發明的第二目的在於，提供一種起重機重物下放時的控制系統。
[0007]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:一種起重機重物下放時的控制方法，主要包括:
[0008]a、位勢負載分析；
[0009]b、起重機抱閘控制；
[0010]C、基於位勢負載分析的結果和起重機抱閘控制的結果，採用驅動器進行轉矩控制，實現起重機重物的穩定下放。
[0011]進一步地,所述步驟a,具體包括:
[0012]重物的作用力方向是始終向著地心即地面方向，在起升和下放工作時在打開抱閘前由電氣傳動裝置I提供方向與地心即地面相反的作用力，能夠避免抱閘打開時出現自由落體溜車；
[0013]該相反作用力的大小與重物接近，能夠避免產生明顯高速下落即溜車現象。
[0014]進一步地,所述步驟b,具體包括:
[0015]基於位勢負載分析的結果，起重機抱閘控制時，起升過程速度給定的方向為與地心即地面相反的方向，隨之建立的轉矩方向將與重物作用力方向相反，在產生足夠力矩後打開抱閘，能夠避免起重機向下滑行；
[0016]對於下放過程，由於速度給定的方向是地心即地面方向，那麼隨之建立的轉矩方向將與重物作用力方向相同，打開抱閘後將不可避免地出現超出預想的向下轉速即出現溜車現象。
[0017]進一步地,所述步驟c,具體包括:
[0018]基於位勢負載分析的結果和起重機抱閘控制的結果，應在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定，使建立的轉矩方向與重物作用力方向相反；
[0019]當抱閘在產生足夠力矩後打開時，在起升方向作用力的作用下，起重機不向下運動，甚至出現向上運動的趨勢；微小的向上運動在起重設備中是能夠接受的。
[0020]進一步地，在步驟c中，所述在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定的操作中，下放時的速度給定模式，具體包括:
[0021]在下放控制時，將「轉速給定」設定過程設定為剛開始下放時設定為I %的向上方向速度給定，待抱閘打開信號動作時切入出所需的反向速度給定；輕載時可能出現的較小速度上揚，通過投入所需反向速度給定時旁路速度給定積分斜坡來加快轉矩的下降趨勢，使轉速不出現明顯上揚；具體過程如下:
[0022]①給出上升速度給定；
[0023]②經過給定積分進行斜坡轉化；
[0024]③電機產生向上力矩；
[0025]④電機到達設定值時抱閘打開；
[0026]⑤電機出現向上運行速度，轉矩方向向上；
[0027]⑥切入下放速度給定需要值，同時旁路「轉速斜坡」;
[0028]⑦一定時間間隔後速度上揚回零，輸出轉矩方向不變、幅值減小；
[0029]⑧電機運行至設定下放速度。
[0030]進一步地，在步驟c中，所述在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定的操作中，下放時的轉矩附加控制模式，具體包括:
[0031]在下放控制時，將「轉速給定」設定過程設定為0，同時「轉矩附加」設定為抵消最大設計起重重量所需的最小轉矩，該最小轉矩通過實測獲得；，待抱閘打開信號動作時切入出所需的反向速度給定；具體過程如下:
[0032]①速度給定設置為零速；
[0033]②給出測得的最小「轉矩附加」；
[0034]③抱閘打開；重物處於靜止狀態；
[0035]④投入下放運行所需「轉速給定」;
[0036]⑤在速度調節器調節下輸出補償轉矩；
[0037]⑥在疊加轉矩給定作用下電氣傳動調整輸出轉矩；
[0038]⑦電機運行至設定的下放速度；
[0039]⑧工作模式為下放時的轉矩附加控制模式。
[0040]同時，本發明採用的另一技術方案是:一種與以上所述的起重機重物下放時的控制方法相匹配的起重機重物下放時的控制系統，主要包括自上向下依次連接的電氣傳動裝置、電機、接手、減速箱、滾筒、鋼絲繩和重物，以及分別安裝在電機兩側的抱閘和速度反饋及採集裝置；所述速度反饋及採集裝置，分別與電機和電氣傳動裝置連接；
[0041]所述電機為系統提供動力，電氣傳動裝置和速度反饋及採集裝置形成電氣拖動控制系統，抱閘作為停車閉鎖裝置，電機通過接手、減速箱和滾筒、鋼絲繩與重物構成整個機械作業工況。
[0042]進一步地，所述電氣傳動裝置，具體包括電機控制器。
[0043]進一步地，所述電機控制器，包括依次連接至電機的第一負反饋器、第一 PID控制器、正反饋器、第二負反饋器、第二 PID控制器和轉矩轉換模塊，所述轉矩轉換模塊的輸出值反饋輸入至第二負反饋器；
[0044]所述第一負反饋器的兩個輸入端分別用於輸入轉速給定值和轉速反饋值，所述正反饋器的另一輸入端用於輸入轉矩附加值。
[0045]本發明各實施例的起重機重物下放時的控制方法及控制系統，由於該控制方法主要包括:位勢負載分析；起重機抱閘控制；基於位勢負載分析的結果和起重機抱閘控制的結果，採用驅動器進行轉矩控制，實現起重機重物的穩定下放；可以實現起重機重物穩定下放；從而可以克服現有技術中易產生震動、下放過程穩定性差和安全隱患大的缺陷，以實現不易產生震動、下放過程穩定性好和安全隱患小的優點。
[0046]本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。
[0047]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0049]圖1為本發明起重機重物下放時的控制方法及控制系統中起重機工作原路示意圖；
[0050]圖2為本發明起重機重物下放時的控制方法及控制系統中電機控制器的控制邏輯關係圖。
[0051]結合附圖，本發明實施例中附圖標記如下:
[0052]1-電氣傳動裝置；2-抱閘；3_電機；4_速度反饋及採集裝置；5-接手；6_減速箱；7-重物。
【具體實施方式】
[0053]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0054]根據本發明實施例，如圖1和圖2所示，提供了一種起重機重物下放時的控制方法及控制系統。
[0055]在本發明技術方案中，起重機重物下放時的控制方法及控制系統，具體提供了在重物下放過程中的抱閘和轉矩控制方式，主要包括:位勢負載分析；起重機抱閘控制；由於位勢負載特點和抱閘控制的需要的驅動器轉矩控制；通過控制方法的特點實現起重機重物穩定下放。
[0056]在本發明的技術方案中，起重機重物下放控制方法，包括以下步驟:
[0057]⑴位勢負載特點分析
[0058]根據圖1，重物7的作用力方向是始終向著地心(地面)方向，為避免抱閘2打開時出現自由落體溜車，應在起升和下放工作時在打開抱閘2前由電氣傳動裝置I提供方向與地心(地面)相反的作用力，其大小與重物接近，以不產生明顯高速下落(「溜車」)為前提。
[0059]⑵控制方法
[0060]對應圖1的控制要求，起升過程速度給定的方向為與地心(地面)相反的方向，隨之建立的轉矩方向將與重物作用力方向相反，在產生足夠力矩後打開抱閘，將可以避免起重機向下滑行。
[0061]對於下放過程，由於速度給定的方向是地心(地面)方向，那麼隨之建立的轉矩方向將與重物作用力方向相同，打開抱閘後將不可避免地出現超出預想的向下轉速，也就是我們說的「溜車」。
[0062]為此，應在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定，使建立的轉矩方向與重物作用力方向相反，當抱閘在產生足夠力矩後打開時，在起升方向作用力的作用下，起重機不向下運動，甚至出現向上運動的趨勢(微小的向上運動在起重設備中是可以接受的)。
[0063]例如，本發明的技術方案，主要包括以下技術內容:
[0064]⑴動力組成:如圖1，電機3為系統動力，電氣傳動裝置I和速度反饋及採集裝置4形成電氣拖動控制系統，抱閘2作為停車閉鎖裝置，電機3通過接手5、減速箱6和滾筒、鋼絲繩等與重物7構成整個機械作業工況。
[0065]⑵下放時的速度給定模式，如圖2:
[0066]可在下放控制時，「轉速給定」設定過程設定為剛開始下放時設定為1%的向上方向速度給定，待抱閘打開信號動作時切入出所需的反向速度給定。輕載時可能出現的較小速度上揚，可通過投入所需反向速度給定時旁路速度給定積分斜坡來加快轉矩的下降趨勢，從而使轉速不出現明顯上揚。
[0067]過程:
[0068]①給出上升速度給定；
[0069]②經過給定積分進行斜坡轉化；
[0070]③電機產生向上力矩；
[0071]④電機到達設定值時抱閘打開；
[0072]⑤電機出現向上運行速度，轉矩方向向上；
[0073]⑥切入下放速度給定需要值，同時旁路「轉速斜坡」;
[0074]⑦一定時間間隔後速度上揚回零，輸出轉矩方向不變、幅值減小；
[0075]⑧電機運行至設定下放速度。
[0076]⑶下放時的轉矩附加控制模式，如圖2:
[0077]可在下放控制時，「轉速給定」設定過程設定為0，同時「轉矩附加」設定為抵消最大設計起重重量所需的最小轉矩(該轉矩通過實測獲得)，待抱閘打開信號動作時切入出所需的反向速度給定。
[0078]過程:
[0079]①速度給定設置為零速；
[0080]②給出測得的最小「轉矩附加」；
[0081]③抱閘打開；重物處於靜止狀態。
[0082]④投入下放運行所需「轉速給定」;
[0083]⑤在速度調節器調節下輸出補償轉矩；
[0084]⑥在疊加轉矩給定作用下電氣傳動調整輸出轉矩；
[0085]⑦電機運行至設定的下放速度。
[0086]⑧下放時的轉矩附加控制模式，如圖2所示。
[0087]本發明的技術方案，針對現有技術中起重機重物下放過程中的電機轉速超出設定值所導致的下放震動，公開了一種起重機重物下放的方法，可以使下放階段不出現電機速度超出預期設定值，在「點動」著地時，可低速逐步下放，避免著地衝擊震動。
[0088]最後應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種起重機重物下放時的控制方法，其特徵在於，主要包括: a、位勢負載分析； b、起重機抱閘控制； C、基於位勢負載分析的結果和起重機抱閘控制的結果，採用驅動器進行轉矩控制，實現起重機重物的穩定下放。
2.根據權利要求1所述的起重機重物下放時的控制方法，其特徵在於，所述步驟a，具體包括: 重物的作用力方向是始終向著地心即地面方向，在起升和下放工作時在打開抱閘前由電氣傳動裝置I提供方向與地心即地面相反的作用力，能夠避免抱閘打開時出現自由落體溜車； 該相反作用力的大小與重物接近，能夠避免產生明顯高速下落即溜車現象。
3.根據權利要求1或2所述的起重機重物下放時的控制方法，其特徵在於，所述步驟b,具體包括: 基於位勢負載分析的結果，起重機抱閘控制時，起升過程速度給定的方向為與地心即地面相反的方向，隨之建立的轉矩方向將與重物作用力方向相反，在產生足夠力矩後打開抱閘，能夠避免起重機向下滑行； 對於下放過程，由於速度給定的方向是地心即地面方向，那麼隨之建立的轉矩方向將與重物作用力方向相同，打開抱閘後將不可避免地出現超出預想的向下轉速即出現溜車現象。
4.根據權利要求3所述的起重機重物下放時的控制方法，其特徵在於，所述步驟C，具體包括: 基於位勢負載分析的結果和起重機抱閘控制的結果，應在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定，使建立的轉矩方向與重物作用力方向相反； 當抱閘在產生足夠力矩後打開時，在起升方向作用力的作用下，起重機不向下運動，甚至出現向上運動的趨勢；微小的向上運動在起重設備中是能夠接受的。
5.根據權利要求4所述的起重機重物下放時的控制方法，其特徵在於，在步驟c中，所述在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定的操作中，下放時的速度給定模式，具體包括: 在下放控制時，將「轉速給定」設定過程設定為剛開始下放時設定為1%的向上方向速度給定，待抱閘打開信號動作時切入出所需的反向速度給定；輕載時可能出現的較小速度上揚，通過投入所需反向速度給定時旁路速度給定積分斜坡來加快轉矩的下降趨勢，使轉速不出現明顯上揚；具體過程如下: ①給出上升速度給定； ②經過給定積分進行斜坡轉化； ③電機產生向上力矩； ④電機到達設定值時抱閘打開； ⑤電機出現向上運行速度，轉矩方向向上； ⑥切入下放速度給定需要值，同時旁路「轉速斜坡」； ⑦一定時間間隔後速度上揚回零，輸出轉矩方向不變、幅值減小； ⑧電機運行至設定下放速度。
6.根據權利要求4所述的起重機重物下放時的控制方法，其特徵在於，在步驟c中，所述在下放過程先提供一個起升方向的速度給定或轉矩給定的操作中，下放時的轉矩附加控制模式，具體包括: 在下放控制時，將「轉速給定」設定過程設定為O，同時「轉矩附加」設定為抵消最大設計起重重量所需的最小轉矩，該最小轉矩通過實測獲得；，待抱閘打開信號動作時切入出所需的反向速度給定；具體過程如下: ①速度給定設置為零速； ②給出測得的最小「轉矩附加」； ③抱閘打開；重物處於靜止狀態； ④投入下放運行所需「轉速給定」； ⑤在速度調節器調節下輸出補償轉矩； ⑥在疊加轉矩給定作用下電氣傳動調整輸出轉矩； ⑦電機運行至設定的下放速度； ⑧工作模式為下放時的轉矩附加控制模式。
7.—種與權利要求1所述的起重機重物下放時的控制方法相匹配的起重機重物下放時的控制系統，其特徵在於，主要包括自上向下依次連接的電氣傳動裝置、電機、接手、減速箱、滾筒、鋼絲繩和重物，以及分別安裝在電機兩側的抱閘和速度反饋及採集裝置；所述速度反饋及採集裝置，分別與電機和電氣傳動裝置連接； 所述電機為系統提供動力，電氣傳動裝置和速度反饋及採集裝置形成電氣拖動控制系統，抱閘作為停車閉鎖裝置，電機通過接手、減速箱和滾筒、鋼絲繩與重物構成整個機械作業工況。
8.根據權利要求7所述的起重機重物下放時的控制系統，其特徵在於，所述電氣傳動裝置，具體包括電機控制器。
9.根據權利要求8所述的起重機重物下放時的控制系統，其特徵在於，所述電機控制器，包括依次連接至電機的第一負反饋器、第一 PID控制器、正反饋器、第二負反饋器、第二PID控制器和轉矩轉換模塊，所述轉矩轉換模塊的輸出值反饋輸入至第二負反饋器； 所述第一負反饋器的兩個輸入端分別用於輸入轉速給定值和轉速反饋值，所述正反饋器的另一輸入端用於輸入轉矩附加值。
【文檔編號】B66C13/22GK104261258SQ201410393638
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】楊更新, 李佳寧 申請人:北京天拓四方科技有限公司