[发明专利]一种集装箱岸边桥吊防摇控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及工业控制中集装箱岸边桥吊技术领域，尤其涉及集装箱岸边桥吊防摇控制系统。

背景技术：

近年来，随着世界范围内贸易的飞速发展，货物的运输规模有了巨大的增长。在众多的物流作业中，如货物的提升和搬运，起重机都起着非常重要的作用。集装箱起重机在装卸货物时，由于系统的动态特性(如小车的加减速运行)和外界干扰因素的影响，柔性的钢丝绳极难控制，导致吊具及其集装箱来回摆动，而这种摆动既降低了工作效率，又容易发生碰撞，必须采用有效的方法及时减小或制止摆动。目前，集装箱岸边桥吊防摇控制大都采用机械防摇控制系统和电子防摇控制系统

现有技术中的一种电子防摇控制方法是小车加速度控制方式，该控制方式通过分析吊具摆角与小车运行加减速之间的动态关系，根据Lagrange(拉格朗日)原理及方程，对吊具进行受力分析，建立桥吊系统的小车-吊具数学模型，控制器采用常规PID(比例-积分-微分)控制算法，根据实时监测的吊具摆角的大小算出小车速度切换指令的各控制参数，如加速度的方向、持续时间和切换时刻，然后将包含控制参数的指令提供给小车行走控制器，小车行走控制器根据速度控制参数调节小车的加速度或减速度来减少吊具的摆动幅度。吊具摆角的检测可采用微加速度计的无视觉传感检测，也可采用摄/照像机和反光板组成的传感器检测到吊具的图像，经处理后得到吊具的摆角，再将吊具的摆角信号引入到防摇控制系统中，从而构成闭环控制系统，防摇控制系统根据吊具摆角的大小给出小车速度切换指令来消除吊具的摆角。以上现有技术的公开技术内容可见于论文《集装箱桥吊防摇切换控制研究》——电机与控制学报2009年11月第6期第13卷。

现有技术中的电子防摇控制方法存在的问题是，吊具运行中的摆长变化对防摇控制的影响较大。如图3所示，吊具从A到F点的运行过程中，B到F点之间为主要的防摇控制段，而其中的C到D点的吊具钢丝的长度即吊具的摆长为不变量，B到C点和D到E点的吊具摆长是变量，由于吊具的摆长与吊具单摆运动的摆动周期直接相关，因此摆长将影响到控制系统所计算出的加速时间，现有技术中的摆长可通过与传动轴相连的脉冲数字编码器获得小车行走位置和起升位置等信号并算出吊具的实时摆长并代入小车-吊具数学模型中进行计算，或者采用基于固定摆长的小车-吊具数学模型进行计算，上述两种方式在实际应用中常因模型失配造成的小车速度的频繁调整，出现小车速度调整太频繁而降低了操作人员的操纵舒适性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种不对小车运行过程分段的桥吊防摇控制方法，以及一种集装箱岸边桥吊防摇控制方法，以减少吊具摆长变化对控制的不利影响。

本发明的控制方法的第一种技术方案是不对小车运行过程分段的桥吊防摇控制方法，包括以下步骤：

将小车运行时的吊具摆长或摆长变化量的总范围划分成至少两段连续的判断区间，从各判断区间的范围内获取代表该区间的定量的摆长代表值，基于所述的摆长代表值建立与每个判断区间一一对应的控制模型，控制模型是反映小车运动与吊具摆动的动态关系的数学模型；

当升降吊具时，防摇控制器实时获取由相应传感器采集并经转换所得到的小车速度、小车位置、吊具起升速度、吊具摆长和吊具摆角的参数，防摇控制器将吊具的摆动角度与预设值比对，当摆动角度大于预设值时进行如下的防摇控制：防摇控制器根据吊具摆长或摆长变化量所落入的判断区间，选取与判断区间相对应的控制模型及摆长代表值，然后在选取的控制模型下，防摇控制器根据摆长代表值以及实时获取的吊具摆动角度参数计算出小车调速参数，然后向小车行走控制器提供调速信号而进行小车加速度，进而抑制吊具的摆动角度实现防摇控制。

所述判断区间为吊具摆长变化量判断区间，所述摆长代表值是由各段判断区间的摆长变化量的中间值加上摆长的最小值获得。

所述判断区间为吊具摆长判断区间，所述摆长代表值是由各段判断区间的摆长中间值。

所述各判断区间是在吊具摆长或摆长变化量的总范围中等分划分出的区间。

本发明的第二种技术方案是对小车运行过程分段控制的集装箱岸边桥吊防摇控制方法，包括以下步骤：