[发明专利]臂架式起重机匀速变幅控制方法

权利要求书

1.臂架式起重机匀速变幅控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、臂架变幅系统数学模型的建立

利用臂架本身的几何关系和平面运动理论参数化数学模型，建立函数关系式，函数关系式为多个多元多次方程式；

步骤二、变幅机构驱动速度与工作幅度的函数确定

通过Matlab对步骤一中的函数关系式进行简化，该简化过程需对各个幅度驱动速度值进行大量的取样、计算、拟合、评价及修正，通过简化，将臂架变幅系统的函数关系式简化为变幅机构驱动速度与工作幅度的一元高阶多项式函数f(α)＝aαⁱ+bα^i-1+cα^i-2+······+dα¹，其中，a、b、c……d为实常数，α为臂架俯仰角度；

步骤三、FC功能块的增加

PLC中增加FC功能块，输入Matlab计算确定的函数，将主令开关预设的设定值通过函数发生器转换为一个取决于工作幅度的转速设定值；同时在臂架上设置用于实时监测臂架角度的臂架角度传感器；

步骤四、实时修正速度的计算

通过PLC实时读取臂架角度，计算修正速度，然后将修正后的转速设定值输出到变频器，控制驱动速度。

2.根据权利要求1所述的臂架式起重机匀速变幅控制方法，其特征在于，所述步骤一中，函数关系式的建立过程包括如下步骤：

步骤1，根据平面几何参数确定臂架变幅系统的函数关系，具体过程为：

根据臂架变幅系统中齿轮齿条的参数确定电机的转速与齿条的运行速度的函数关系V_电机＝f₁(V_齿)，其中V_电机为电机的转速，V_齿为齿条的运行速度；

根据变幅驱动机构与臂架结构的几何关系建立函数关系V_齿＝f₂(ω)，其中，ω为臂架转动角速度；

根据臂架结构的几何构成形式建立函数关系R＝f₃(α)，其中，R为臂架工作幅度，α为臂架俯仰角度；

步骤2，根据平面运动理论确定货重变幅速度函数关系，具体过程为：

使用速度瞬心法推导出参数化变幅输出速度数学公式V_货＝f₄(ω，α)，其中，V_货为货重速度，ω为上述的臂架转动角速度，α为上述的臂架俯仰角度，

至此，建立起臂架变幅系统数学模型：

3.根据权利要求1所述的臂架式起重机匀速变幅控制方法，其特征在于，所述步骤二中，臂架变幅系统的函数关系式的简化过程具体为：

通过Matlab进行分点取样，其中取样分两部分进行，第一部分将取样数量无限放大得出实际曲线图；第二部分设定初始优化取样数为200，求出变幅机构对应的驱动速度；

根据分点取样，采用二项式拟合法拟合变幅机构驱动速度与工作幅度的函数曲线，函数曲线初始拟合阶数为2阶；

对拟合的函数进行评定，根据工作幅度范围，利用拟合后的函数取样，对应同样的幅度在原始数学模型上取值，统计拟合函数与实际数学模型值的平均误差和最大误差，其中，平均误差的计算用于反映拟合函数与实际数学模型的重合度，拟合函数能否代表实际数学模型，平均误差要求满足小于或等于1％，最大误差的计算用于检验整个函数范围内取样点数是否足够，是否遗漏某些特殊区间，最大误差要求满足小于或等于1％；

平均误差与最大误差评定公式如下：

平均误差

最大误差V_MAX＝MAX{|V_拟1-V_实1|，|V_拟2-V_实2|，…|V_拟N-V_实N|}≤1％

其中，V_拟代表的是拟合后的变幅机构驱动速度，V_实代表的是实际的变幅机构驱动速度；

拟合函数的评定过程具体包括以下步骤：

步骤1，评定拟合函数的最大误差，如果最大误差大于1％，将初始取样点数增加，阶数不变，重新拟合，直至最大误差满足要求；

步骤2，评定拟合函数的平均误差，如果平均误差大于1％，将函数阶数提高，取样点数不变，重新拟合，拟合后的函数重新从步骤1开始评定；如果平均误差也满足要求，输出变幅机构驱动速度与工作幅度的函数式。