[发明专利]用于操纵悬吊在承载缆上的负载的起重机

说明书

技术领域

本发明涉及用于操纵悬吊在承载缆上的负载的起重机，其包括用于转动起重机的回转机构、用于使吊杆上摆的变幅机构、和用于降低或升高悬吊在承载缆上的负载的提升机构。该起重机包括用于计算回转机构、变幅机构和/或提升机构操作的控制单元。有利的是，控制单元包括负载摆动阻尼，它通过回转机构，变幅机构和/或提升机构的合适的操作可减弱负载在起重机运动过程中的振荡。

背景技术

这样的起重机例如从德国专利DE10064182获知。控制指令的输入、期望轨迹的生成和回转机构、变幅机构以及提升机构的操作计算通过圆柱坐标系来实现。为了负载摆动阻尼，回转机构、变幅机构以及提升机构的合适操作的计算是昂贵并且相对不精确的。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有改进的起重机控制器的用于操纵悬吊在承载缆上的负载的起重机。

为此，本发明提供一种用于操纵悬吊在承载缆上的负载的起重机，其包括用于转动该起重机的回转机构、使吊杆上摆的变幅机构、和用于降低和升高悬吊在承载缆上的该负载的提升机构，该起重机带有用于计算回转机构、变幅机构和/或提升机构的操作的控制单元，其中，该控制单元有利地包括负载摆动阻尼，其特征在于，用于操作回转机构、变幅机构和/或提升机构的操作指令的计算基于用笛卡尔坐标系表示的期望负载运动来实现。。

该起重机包括用于转动起重机的回转机构、用于吊起吊杆的变幅机构、和用于降低和升高悬吊在承载缆上的负载的提升装置。起重机包括带有控制单元以用于计算回转机构、变幅机构和/或提升机构操作的起重机控制器。有利地，控制单元包括负载摆动阻尼。根据本发明，控制单元如此配置，从而用于操作回转机构、变幅机构和/或提升机构的操作指令的计算基于笛卡尔坐标系所表示的期望负载运动来实现。这具有如此的优点，即基于笛卡尔坐标系中的期望运动的计算是大大地简化的和改进的。尤其是，可以基于笛卡尔坐标系中的期望负载运动来实现更简单的更有效的负载摆动阻尼。

有利地，控制单元的负载摆动阻尼是基于悬吊在承载缆上的负载以及起重机的物理模型的反演，其中反演的物理模型将笛卡尔坐标系中的悬吊在承载缆上的负载的给定运动转换为回转机构、变幅机构和/或提升机构的操作信号。物理模型包括悬吊在承载缆上的负载的动力学，尤其是摆动动力学，从而通过模型反演可以实现极为有效的负载摆动阻尼。在笛卡尔坐标系中的计算允许将Z方向上的提升运动与水平(即X和Y方向)运动准静态解耦。这提供了更简单的模型反演。

本发明的起重机有利地包括一个或多个传感器，其用于确定一个或多个涉及负载和/或起重机的位置和/或运动的测量值，尤其是用于确定一个或多个这些变量，如径向缆绳角、切向缆绳角、变幅角、回转角、缆绳长度和它们的导数，其中一个或多个测量值被包含在物理模型的反演中。尤其是，多个这些变量、有利的是所有这些变量被包括在物理模型的反演中。测得的状态变量的反馈用于物理模型的反演，否则要使得物理模型的反演可逆将要费很大功夫，或者甚至该物理模型的反演是不可逆的。

本发明的起重机还包括一个或多个传感器，其用于确定涉及负载和/或起重机的位置和/或运动的测量值，尤其是用于确定一个或多个这些变量，如径向缆绳角、切向缆绳角、变幅角、回转角、缆绳长度和它们的导数，其中一个或多个测量值被反馈到控制单元中。独立于模型的反演，测得的状态量的反馈对于稳定操作来说也是很有利的。

有利地，提供第一变换单元，其基于测得的一个或多个变量计算负载在笛卡尔坐标系中的实际位置和/或实际运动，该一个或多个变量尤其是在X，Y和Z轴上的位置，在X，Y和Z轴上的速度，在X和Y轴上的加速度，和在X和Y轴上的在单位时间内的加速度变化中的一个或多个。因此，第一变换单元允许负载的实际位置和/或实际运动与在笛卡尔坐标系中可获得的负载的期望位置和/或期望运动相比较。除了负载的实际位置之外，在笛卡尔坐标系中有利于计算负载的实际速度和可能的更高阶导数。

传感器信号对应于在起重机坐标系中或在缆绳坐标系中的测得值，例如，径向缆绳角、切向缆绳角、变幅角、回转角和缆绳长度以及它们的导数这些变量，负载的实际位置和/或实际运动可以从这些变量通过在笛卡尔坐标系中的第一变换单元计算出。变幅角和回转角也可以作为起重机坐标系中的测量值来获得。另一方面，缆绳角度可从缆绳坐标系中获得，其可相对于从吊杆端头竖直向下的轴线而测得。第一变换单元要求从这些坐标系到负载的笛卡尔坐标系的变换。