[发明专利]无冲击切换的双摆起重机随机位置定位防摇控制方法

说明书

本发明提供了一种无冲击切换的双摆起重机随机位置定位防摇控制方法，该方法在起重机大车和小车加速和匀速运动过程中，通过指定运行速度并测量吊钩摆角建立摆角单闭环控制系统，控制起重机大车和小车按指定运行速度运行并抑制负载摆动；在起重机大车和小车定位过程中，通过测量吊钩摆角和小车位移建立摆角和位置双闭环控制系统，控制起重机大车和小车定位到操作员期望的位置并使得负载摆角为零。另外，通过安排一个过渡过程使起重机可以由单闭环控制平滑过渡到双闭环控制，消除由于切换冲击导致的负载摆动。该方法可以显著提高人工控制双摆起重机时的定位精度，且同时能够大幅度降低负载摆动，提高起重机的工作效率。

技术领域

本发明属于起重机领域，具体涉及一种无冲击切换的双摆起重机随机位置定位防摇控制方法。

背景技术

在重型设备装配和生产的过程中，由于零件起吊和装配的位置通常不是预先设定的，因此操作员常通过手柄手动控制起重机的起升、运输和卸载过程。当起重机运行到操作员期望的位置时，操作员通过松开手柄发出停车信号，但起重机需要滑行一段距离才能完全停下，这就使得起重机最终停止的位置与操作员期望的位置间存在定位误差。传统控制中，操作员采用提前发出停车信号来使起重机定位到期望位置，但这种方法依赖于操作员的经验且无法保证定位精度。另外，起重机是一种典型的欠驱动系统，在加速和减速的过程中负载不可避免会发生摆动。近些年，起重机防摇技术成为研究热点，但大量的防摇控制方法将起重机视为一个单摆系统，即忽略了吊钩的质量，而起重机的实际应用中常表现出双摆性质，这将使得控制难度大大增加。

目前起重机定位防摇控制技术主要分为开环控制和闭环控制。开环控制是基于起重机的动力学特性实现防摇，常用的开环控制方法有输入整形和轨迹规划。当操作员发出停车指令时，开环控制方法需要起重机运动一段距离来实现防摇作用，这使得手动控制起重机的过程中很难通过开环控制实现精确定位。闭环控制是通过实时测量并利用起重机的系统状态量来抑制负载摆动，常用的闭环控制方法有PID控制、模糊控制、滑模控制等。但这些闭环控制方法适合定位位置被预先设定好的全自动起重机，而在人工操作起重机的情况下，定位位置往往是没有被预先设定好的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无冲击切换的双摆起重机随机位置定位防摇控制方法，考虑起重机的双摆性质，实现人工控制起重机时的随机位置精确定位和负载摆角抑制，同时采用无冲击切换方法消除控制切换带来的切换冲击，显著提高起重机的工作效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种无冲击切换的双摆起重机随机位置定位防摇控制方法，该方法利用闭环控制的方法，通过测量双摆起重机吊钩摆角和位移并在不同运动阶段采用不同的控制系统实现负载消摆和随机位置停车定位，包括以下步骤：

S1、预设阶段：

设定起重机小车或大车运行速度v_d和吊钩摆角θ_d；

S2、双摆起重机小车或大车加速和匀速运行阶段：

以v_d为小车或大车期望运行速度，以吊钩摆角θ_d为期望吊钩摆角，通过实时反馈的吊钩摆角θ₁构建单闭环角度控制系统，实现起重机防摇控制；

S3、双摆起重机小车或大车控制切换过渡阶段：

当给出停车指令时，以此时起重机的位置为期望定位位置x_s；

在控制切换过渡过程中，采用预设的切换模块输出一斜坡信号；该斜坡信号与期望吊钩摆角、以及实时反馈的吊钩摆角θ₁构建单闭环角度控制系统，实现起重机防摇控制；同时，根据期望定位位置x_s和实时反馈的起重机位移x，计算双闭环位置防摇控制输出，且当切换模块输出的斜坡信号幅值与双闭环位置防摇控制输出的幅值相等时，将切换模块的输出设置为双闭环位置防摇控制输出；