起重机负载摆动的在线检测方法及其检测系统的制作方法
【专利摘要】一种起重机负载摆动的在线检测方法，包括:将从tj时刻到tj+1时刻的起重机控制系统的控制周期作为计算负载摆动的足够小的时间间隔；在每个控制周期内，从所述起重机控制系统获取tj时刻的绳长lj、提升速度ij以及平移加速度aj，分别作为对应控制周期内绳长l、提升速度i以及平移加速度的近似值；在每个控制周期内利用线性化摆动方程以及tj时刻的初始摆动角度θj和初始摆动角速度计算tj+1时刻的负载摆动角度θj+1和摆动角速度本发明检测精度高，能精确检测负载的摆动角度和角速度，能够满足大型、高速起重机的摆动检测要求，检测结果可以方便地用作起重机负载摆动控制的反馈信号；不需要增加额外的传感器，成本低，适用范围广。
【专利说明】起重机负载摆动的在线检测方法及其检测系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于负载摆动检测【技术领域】，尤其涉及一种起重机负载摆动的在线检测方 法及其检测系统。
【背景技术】
[0002] 工业场合用于物料搬运的起重机通常利用一个或一个以上的提升和平移运动移 动负载。起重机的运动执行机构与负载之间通常采用柔性的钢丝绳连接，容易引起负载摆 动，使作业效率受到影响，容易引发安全事故。因此，如何消除负载的摆动是起重机控制的 重点，而如何准确地检测负载的摆动是有效控制负载摆动的前提。
[0003] 起重机负载摆动的检测方法可以分为两类：传感器检测法和模型估算法。传感器 检测法包括采用安装在摆动中心附近的接触式摆角传感器，采用实时摄像、激光扫描等技 术的非接触式视觉传感器，采用加速度计的力觉传感器等。接触式传感器和加速度传感器 检测结果精度不高，视觉传感器检测精度较高，但成本也很高。传感器检测法的优点是可以 检测外部扰动引起的摆动，缺点是安装、维护困难，在实际应用中受到限制。
[0004] 模型检测法根据摆动的模型来估算负载摆动，优点是不需要安装传感器，但检测 精度受到模型精度的影响。提升和平移同时运动时，起重机摆动的动力学方程是时变二阶 非线性的，为了能够应用现代控制理论的方法，许多研究采用了简化的线性模型，假设绳长 不变或者用等效绳长来近似变化的绳长，这就使得以这些线性模型为基础的摆动控制效果 受到影响，实用性降低。随着起重机越来越大型化和快速化，提升绳长变化范围变大，同时 提升运动速度提高，绳长和提升速度的影响已经不能被忽略。
[0005] 基于上述问题，有必要提出一种起重机负载摆动的在线检测方法，在考虑绳长和 提升速度影响，并且提升机构和平移机构同时快速运动的情况下，仍能精确检测负载的摆 动角度和角速度。
【发明内容】
[0006] 基于此，本发明针对上述技术问题，提供一种起重机负载摆动的在线检测方法及 其检测系统。
[0007] 本发明采用如下技术方案：
[0008] -种起重机负载摆动的在线检测方法，包括：
[0009] 将从\时刻到\+1时刻的起重机控制系统的控制周期作为计算负载摆动的足够小 的时间间隔；
[0010] 在每个控制周期内，从所述起重机控制系统获取h时刻的绳长lp提升速度ij以 及平移加速度aj，分别作为对应控制周期内绳长1、提升速度i以及平移加速度i的近似 值；
[0011] 在每个控制周期内利用线性化摆动方程的下列解以及\时刻的初始摆动角度％ 和初始摆动角速度
【权利要求】
1. 一种起重机负载摆动的在线检测方法，其特征在于，包括： 将从h时刻到h+1时刻的起重机控制系统的控制周期作为计算负载摆动的足够小的时 间间隔； 在每个控制周期内，从所述起重机控制系统获取^时刻的绳长lp提升速度^以及平 移加速度aj，分别作为对应控制周期内绳长1、提升速度i以及平移加速度3的近似值； 在每个控制周期内利用线性化摆动方程的下列解以及h时刻的初始摆动角度％和初 始摆动角速度#计算t+1时刻的负载摆动角度％+1和摆动角速度:
其中，g为重力加速度，时刻的初始负载摆动角度％和初始摆动角速度$+=在前一个 控制周期通过上述步骤计算获得。
2. 根据权利要求1所述的一种起重机负载摆动的在线检测方法，其特征在于，所述起 重机控制系统通过位置传感器以及速度传感器获得绳长以及提升速度，且通过加速度给定 获得平移加速度。
3. 根据权利要求1所述的一种起重机负载摆动的在线检测方法，其特征在于，所述起 重机控制系统通过提升速度给定、提升加速度给定以及初始绳长和初始提升速度计算得到 绳长以及提升速度，且通过加速度给定获得平移加速度。
4. 一种起重机负载摆动的在线检测系统，其特征在于，包括： 时间控制单元，用于将从h时刻到\+1时刻的起重机控制系统的控制周期作为计算负 载摆动的足够小的时间间隔； 参数获取单元，用于在每个控制周期内，从所述起重机控制系统获取h时刻的绳长lj、 提升速度ij以及平移加速度&」，分别作为对应控制周期内绳长1、提升速度i以及平移加速 度龙的近似值； 计算单元，用于在每个控制周期内利用线性化摆动方程的下列解以及\时刻的初始摆 动角度叫和初始摆动角速度#计算\+1时刻的负载摆动角度θ μ和摆动角速度.μ :
其中，g为重力加速度，h时刻的初始负载摆动角度％和初始摆动角速度i/在前一个 控制周期通过上述步骤计算获得。
5. 根据权利要求4所述的一种起重机负载摆动的在线检测系统，其特征在于，所述起 重机控制系统通过位置传感器以及速度传感器获得绳长以及提升速度，且通过加速度给定 获得平移加速度。
6. 根据权利要求4所述的一种起重机负载摆动的在线检测系统，其特征在于，所述起 重机控制系统通过提升速度给定、提升加速度给定以及初始绳长和初始提升速度计算得到 绳长以及提升速度，且通过加速度给定获得平移加速度。
【文档编号】G01H17/00GK104296862SQ201410524436
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】孙斌 申请人:孙斌