[发明专利]旋转式起重机轨迹优化控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机装卸技术领域，特别涉及旋转式起重机吊装过程中的轨迹运行控制技 术领域，具体是指一种旋转式起重机轨迹优化控制系统及其控制方法。

背景技术

现代社会中，物流的快速发展使得起重机吊装越来越追求安全、高效、节能，常见的起 重机中，大多数起重机含有至少一个运动机构是旋转式的，如门机、塔吊等，其都有旋转移 动部分，部分起重机有一个以上的旋转机构，如部分门机除了有一个旋转移动机构，门机的 变幅也是通过旋转机构实现的。

传统的旋转式吊车运动控制方式是为了符合吊车机械运动机构的操作模式而不是人们习 惯的操作模式进行设计的，这样的控制方式在吊车的制造和实现上比较简单方便，因此，旋 转式吊车的运动机构中就包含了旋转移动。

由于起重机的运动机构是由司机通过控制手柄来实现的，因此司机控制被吊装的物体的 运动往往也是喜欢直接控制运动机构。由于有旋转机构存在，司机的运动控制不得不按照旋 转的运动轨迹来设计运动控制的，这就使得物体在空间运动很难按照人们习惯的自然垂直空 间坐标(笛卡尔坐标)来设计运动轨迹(如直线运动或特定的空间轨迹)。另外，由于有旋转 运动，被吊装的物体轨迹很难进行优化，增加运动距离和时间，浪费工作效率和能量，占有 更多的运动和安全空间，并且存在一系列的困难很难克服，如晃动、扭动，定位困难等。同 时也会增加了吊车的油耗和机械磨损。

在吊装途径中捷径自然是两点之间尽可能走直线，而且直线在人们的自然垂直空间中也 容易理解和反应的，同时还可以克服由于旋转运动带来的很多问题和困难。然而，对于旋转 式起重机，它的直线运动往往需要多个运动机构协调运动来实现，而多个运动机构的协调控 制如果让司机通过手动操作来实现是即不直观，也不方便的，通常是难度很大的，所以，目 前司机大多通过分别单独控制单个运动机构来实现吊装运动轨迹，从而不能保证进行直线的 运动；部分吊装由于安全运动空间限制，必须通过直线或特定空间轨迹来运行，这时，司机 不得不通过牺牲吊装速度，通过对运动轨迹的细分，低速小步距地协调控制多个运动机构的 位置来拟合直线或特定的空间轨迹。

同时，现在被吊装的物体越来越大，多台起重机进行抬吊的作业也变得越来越多，当有 旋转式的起重机进行抬吊时，其轨迹跟踪或协调变得非常困难，它没有办法以一台吊车的机 械运动结构为运动原始点，对于操作者和指挥者来讲，都是根据人们习惯的垂直空间坐标(笛 卡尔空间)来工作的，因此，多吊车抬吊大型物体比较困难。

综上所述，由于操作的不直观、不方便、以及司机对速度的本能追求，这类运动还存在 一定的安全隐患，因此，迫切需要提供一种符合人们自然习惯的吊装操作模式，而且逐渐变 的尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够符合人们自然习惯的吊装 操作方式、操作运行方便快捷、系统运行安全可靠、节省运动空间、减少被吊物体的晃动和 扭动、能够实现多吊车协同工作的旋转式起重机轨迹优化控制系统及其控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的旋转式起重机轨迹优化控制系统及其控制方法如下：

该旋转式起重机轨迹优化控制系统，该旋转式起重机包括吊具运动机构，所述的吊具运 动机构包括数个运动机构，其主要特点是，所述的控制系统包括吊车优化轨迹控制装置、吊 具运动机构位置检测模块和吊具运动机构位置控制模块，所述的吊车优化轨迹控制装置分别 与所述的吊具运动机构位置检测模块和吊具运动机构控制模块相连接，且所述的吊具运动机 构位置检测模块和吊具运动机构控制模块均分别与所述的数个运动机构相连接。

该旋转式起重机轨迹优化控制系统中的吊具运动机构包括至少两个运动机构，其中至少 一个运动机构为旋转式运动机构。

该旋转式起重机轨迹优化控制系统中的吊具运动机构位置检测模块中包括有与所述的运 动机构数量相对应的运动机构位置编码器，所述的各个运动机构位置编码器分别与各个运动 机构相一一对应，且所述的各个运动机构位置编码器均与所述的吊车优化轨迹控制装置相连 接。

该旋转式起重机轨迹优化控制系统中的吊具运动机构位置控制模块中包括有与所述的运 动机构数量相对应的运动机构控制单元，所述的各个运动机构控制单元分别与各个运动机构 相一一对应，且所述的各个运动机构控制单元均与所述的吊车优化轨迹控制装置相连接。