[发明专利]一种塔机回转进程状态控制方法

说明书

本发明涉及一种塔机回转进程状态控制方法，该方法采用位姿感知装置获取塔机在回转过程中获取塔机顶端的位姿变化数据，当位姿变化超出所设定的安全阈值范围时，系统将会发出报警提醒，同时自动开启智能控制策略，获取塔机振动方向，系统可以通过控制塔机电气系统，修改变频器控制回转动作的相关参数，为塔机施加一与塔机振动方向相反的反向驱动力，使塔机振动方向与塔机加速度方向在沿X轴或Y轴相反，以达到抑制塔机顶端振动情况，保障塔机稳定运行。

技术领域

本发明涉及塔式起重机施工监测与控制技术领域，具体涉及一种一种塔机回转进程状态控制方法。

背景技术

在我国社会化水平不断提升的过程中，塔式起重机的应用也比较普遍。而在塔式起重机应用过程中，可能会存在运行安全以及故障维修问题，塔式起重机一旦出现故障会对施工进度产生一定影响，并且可能会导致施工风险增加，严重威胁人们的生命财产安全。由于塔机工作具有自身的特殊性，一方面在工作的过程中其运行状态和载荷都不断的发生变化，从而会对起重机的各个构成部分不断的造成冲击，对塔机使用寿命造成不利影响。另一方面，塔机由于吊载不同，吊装速度不同等因素引起的塔机整体振动，若振动幅度过大，会导致塔机安全事故的发生。所以，现在塔机使用过程中的主要安全问题在于塔机吊载和速度的控制问题方面。

基于上述因素，需要准确获取控制塔机过程中，塔机个结构部分及电气系统的工作响应情况，并针对响应数据对塔机进行控制，保障塔机在吊载过程中的安全，这对塔机在设计过程中的优化处理和生产中的工艺制定具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种塔机回转进程状态控制方法能够对塔机回转过程进行状态监测与智能控制，对该过程中出现的危险状态进行有效地管控，保障塔机安全作业，实现塔机的智能化。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种塔机回转进程状态控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)位姿感知

塔机上电启动后，采用位姿感知装置实时获取塔机顶端的位姿信息，并依据所设定的安全阈值范围判断塔机振动偏移是否安全，在监测到位姿信号超出安全范围时，系统就会发出报警信号，并进行回转过程控制；通过判断塔机振动加速度方向和修改变频器有关速度方向、频率、时间控制的相关参数，对塔机动作进行干涉，以达到减小塔机振动的目的。

(2)动力学模型建立

在塔机回转过程中，建立塔机回转过程中的动力学模型，建立坐标系如下：以塔机回转支撑平面与塔身轴心线的交点作为坐标系的原点O，以塔机起重臂上且远离塔身的方向为X轴正方向，以塔身轴心线垂直于地面向上方向为Z轴正方向，Y轴垂直于X、Z所围成的平面，坐标轴Y正方向为垂直于起重臂轴线方向且与X、Z轴符合右手螺旋法则；将塔机塔身看作一个一端固定在地面，另一端自由的悬臂梁。

回转过程中，假设塔身顶端沿X、Y轴的位移量分别为δ_x，δ_y，采用以下公式求得δ_x，δ_y：

其中，F_x为在回转过程中，起重臂和平衡臂产生的沿着X轴的回转惯性力；F_y为在回转过程中，起重臂和平衡臂产生的沿着Y轴的回转惯性力；M_x为塔身上部集中质量对塔身产生的沿着X轴的弯矩；M_y为塔身上部集中质量对塔身产生的沿着X轴的弯矩，H为塔身高度，E为塔身材料的弹性模量；I为塔身截面的惯性矩；塔机自重载荷包括塔机金属结构自重，机械设备自重，电器设备自重以及附设在塔机上的其他装置重量对塔身产生向下的压力为F0和由偏心力引起的弯矩为M，F0和M均作用在塔机身上；塔机回转过程中，产生的回转惯性力也会作用在塔身上，引起塔身变形。

(3)回转进程控制