[发明专利]臂架式起重机匀速变幅控制方法

说明书

技术领域

本发明属于起重机技术领域，尤其涉及一种臂架式起重机匀速变幅控制方法。

背景技术

起重机变幅速度的精确控制是起重机设计中一个繁复的问题，臂架头部吊点运行速度为结构几何尺寸优化的重要因素。一般起重机在整个工作幅度内最大速度与最小速度能达到2倍的关系；在变幅速度要求较高的场合，起重机的性能大打折扣。

臂架变幅形式起重机变幅过程存在两个问题：一、随着臂架工作幅度的改变，变幅驱动作用在臂架上的铰点或作用点沿X轴和Y轴两个方向进行移动；二、随着臂架工作幅度的改变，臂架头部吊点沿X轴和Y轴两个方向进行移动。目前行业内变幅机构均采用恒速驱动，货重在变幅过程中的水平速度变化很大，即，主令开关预设为一个固定值，变幅电机驱动速度为预设的恒定值，而货重变幅速度为不恒定值。

目前，不管是设计厂家还是用户对变幅速度要求均为平均速度，达不到匀速的要求。这对司机操作水平要求非常高，对整机稳定性影响很大，大大降低了起重机的运行精度和使用效率。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种能精确的控制起重机变幅机构的驱动速度，实时改变驱动电机的转速，从而达到货重在变幅过程中匀速运动的臂架式起重机匀速变幅控制方法。

本发明所采用的技术方案为：

臂架式起重机匀速变幅控制方法，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；

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。

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：

所述步骤二中，臂架变幅系统函数关系的简化过程具体为：

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；