[发明专利]一种塔式起重机起升机构调速系统的神经网络控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机起升机构控制领域，尤其涉及一种利用神经网络方法对塔式起重机起升机构中的调速系统进行控制的塔式起重机起升机构调速系统的神经网络控制方法。

背景技术

在塔式起重机的起升机构中，调速系统的控制至关重要。传统的调速系统控制方式,诸如涡流制动器调速、转子串电阻调速、改变极对数调速等，采取有级调速,调速范围小；低速就位性能差,低位运行容易引起电阻器、涡流制动器发热；起动电流大,对电网冲击大；常在高速度运行中机械制动,使制动闸瓦容易被磨损；功率因数低,使线路损耗大。

模糊控制方法采用微机控制,通过变频器调节电机的转速和吊钩的起升速度。选择起升高度h和负载重量g为模糊控制器的2个输入变量。将起升高度h划分为7个等级,其论域H={-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3},把目标高度的1/2设定为等级0,往下为负方向,往上为正方向。取7个语言值: W1 (负大)、W2 (负中)、W3 (负小)、W4 (零)、W5 (正小)、W6 (正中)、W7 (正大),记为: NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB。同理,吊重也划分为7个等级,其论域为G={-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3},把塔机的最大起重量的1/2设定为等级0,比这个值大的为正,比这个值小的为负。取7个语言值为G1 (负大)、G2 (负中)、G3 (负小)、G4 (零)、G5 (正小)、G6 (正中)、G7 (正大),记为: NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB。执行器对电机的转动速度的控制是通过调整电动机的电源频率实现的，因为交流异步电动机的转速公式:n=60f (1-s) /p,其中, n为交流电机转子的转速(转/分), p为电机定子绕组的极对数, f为电机定子供电频率(HZ),s为转差率。改变频率即能改变转速,模糊控制器的输出控制量选用频率的变化率f',以实现超前控制。f'也划分为7个等级,加速为正,减速为负,其论域为F={-3,-2,-1,0,1,2,3}。取7个语言值: F1 (负大)、F2 (负中)、F3 (负小)、F4(零)、F5 (正小)、F6 (正中)、F7 (正大),记为: NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB。

根据安全操作经验可得到模糊规则如表1所示。利用MATLAB工具箱中的模糊控制系统,可求得模糊控制器输入信号与输出控制信号对应表（称为模糊控制响应表）如表2。

在离线计算基础上,建立如表3示的控制信号f’查询表,把它存放到计算机内存中,并编制一个相应的查表的子程序。在实际控制过程中,模糊控制器只需进行以下工作:

(1)每一控制周期中,利用重量传感器和高度传感器采样负载的重量和吊钩的起升高度；

(2)负载的重量和吊钩的起升高度模糊化,计算离散分挡值；

(3)根据离散分挡值查找表3相应的行和列,即可得出输出控制量f’。

模糊控制方法用于塔机起升机构吊钩速度控制,可有效避免塔机工作中发生的机械冲击和电流冲击,减少闸瓦的磨损和意外事故的发生,使塔机寿命得到延长,使塔机的安全性和可靠性得到提高。但是模糊控制器每个控制周期都必须将采样的负载重量和吊钩起升高度进行模糊化处理,计算出离散分挡值，方可根据离散分挡值查找表3相应的行和列,求得输出控制量f’，这样既增加了运算时间又影响控制精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有塔式起重机起升机构调速系统控制技术的不足，而提供一种塔式起重机起升机构调速系统的神经网络控制方法。

本发明所采用的技术方案：

一种塔式起重机起升机构调速系统的神经网络控制方法，该方法的步骤如下：

步骤1）、将起重机负载重量g及吊钩起升高度h作为神经网络的两个输入变量，起重机电机定子供电频率f的变化率f’作为神经网络的输出变量即控制量；设起重机负载重量g的论域为G，并将负载重量分为7个等级，用-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3表示，

即G={-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}，设定起重机的最大负载重量的1/2对应等级0,比这个值重的为正,比这个值轻的为负，取7个模糊语言值为G1 、G2 、G3 、G4 、G5 、G6 、G7 ,记为: NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB，其中，G1表示负大，G2表示负中，G3表示负小，G4表示零，G5表示正小，G6表示正中，G7表示正大；

设起重机的吊钩起升高度h的论域为W，并将起升高度分为7个等级，用-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3表示，