[发明专利]一种塔吊的控制系统及方法

权利要求书

1.一种塔吊的控制系统，其特征在于，包括：参数训练模块和轨迹控制模块；

所述参数训练模块用于根据塔吊吊钩的预运动轨迹与规划轨迹之间的轨迹拟合度，自动调整初始PID参数，获得所述控制系统的调整后的PID参数，所述预运动轨迹为根据所述初始PID参数和所述规划轨迹控制所述吊钩向目标点运动时获取的运动轨迹；

所述轨迹控制模块用于根据所述调整后的PID参数与所述规划轨迹，控制所述吊钩向目标点运动。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述调整后的PID参数包括过程PID参数和减速PID参数；

所述过程PID参数用于控制所述吊钩从第一规划轨迹点运动到倒数第n个规划轨迹点，所述减速PID参数用于控制所述吊钩从倒数第n个规划轨迹点运动到目标点且使所述吊钩到达目标点时的速度为0。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述轨迹拟合度为所述规划轨迹与所述预运动轨迹在塔吊轴空间的坐标拟合度。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，获得所述坐标拟合度的流程包括：以塔吊一个轴的轴空间坐标为自变量，塔吊的其他轴的轴空间坐标为因变量，计算所述预运动轨迹与规划轨迹的因变量之间的拟合度。

5.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述参数训练模块在根据所述轨迹拟合度自动调整所述初始PID参数时，设置调整的收敛目标至少包括：

位置偏差的均值低于第一阈值，位置偏差的振幅低于第二阈值，位置偏差收敛到第三阈值的时间小于第四阈值，其中，第二阈值大于第一阈值，第一阈值大于第三阈值，所述位置偏差为所述自动调整过程中所述吊钩的模拟轨迹与规划轨迹之间在塔吊轴空间的偏差。

6.根据权利要求1至5任一所述系统，其特征在于，还包括：位置采集模块，用于通过塔吊的编码器采集在所述吊钩运动过程中所述塔吊的各轴的实际位置。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，还包括：人机界面模块和轨迹规划模块，所述人机界面模块用于设置所述初始PID参数和显示所述实际位置，所述轨迹规划模块用于生成所述规划轨迹；

在生成所述预运动轨迹时，所述人机界面模块向所述轨迹控制模块传递所述初始PID参数，所述轨迹规划模块向所述轨迹控制模块传递所述规划轨迹，所述位置采集模块向所述参数训练模块传递所述实际位置；

在调整所述初始PID参数时，所述人机界面模块向所述参数训练模块传递所述初始PID参数，所述轨迹规划模块向所述轨迹控制模块传递所述规划轨迹；

在对所述吊钩进行轨迹控制时，所述参数训练模块向所述轨迹控制模块传递所述调整后的PID参数，所述轨迹规划模块向所述轨迹控制模块传递所述规划轨迹，所述位置采集模块向所述人机界面模块传递所述实际位置。

8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，还包括：实时系统、非实时系统和虚拟PLC控制器；

所述参数训练模块、所述轨迹规划模块和所述人机界面模块部署在非实时系统上，所述轨迹控制模块和所述位置采集模块部署在所述虚拟PLC控制器上，所述虚拟PLC控制器运行在实时系统上；

所述实时系统和所述非实时系统之间通过虚拟总线交互数据，所述虚拟总线包括基于共享内存地址抽象的总线。

9.一种塔吊的控制方法，其特征在于，包括：

设定塔吊的控制系统的初始PID参数，根据所述初始PID参数和塔吊吊钩的规划轨迹控制所述吊钩向目标点运动，并通过编码器采集塔吊各轴的轴空间坐标，获得吊钩的预运动轨迹；

根据所述预运动轨迹与所述规划轨迹之间的轨迹拟合度，自动调整所述初始PID参数，获得所述控制系统的调整后的PID参数；

根据所述调整后的PID参数与所述规划轨迹，控制所述吊钩向目标点运动。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述调整后的PID参数包括过程PID参数和减速PID参数；

所述过程PID参数用于控制所述吊钩从第一规划轨迹点运动到倒数第n个规划轨迹点，所述减速PID参数用于控制所述吊钩从倒数第n个规划轨迹点运动到目标点且使所述吊钩到达目标点时的速度为0。