一种行车定位控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明特别设及一种行车定位控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 行车是一种搬运工具，其在钢铁、冶金等行业的厂房、车间、仓库、码头等工作场所 有大量的应用。
[0003]传统的行车定位控制主要是司机进行人工控制，即由司机人为决定何时通过操作 制动器对行车进行制动。运种人工控制方法造成的后果是，制动结束时行车实际停靠的位 置往往与期望停靠的位置存在较大偏差，定位偏差大，控制精度极低。同时，由于从启动制 动器到行车完全静止经历了一段较长的时间，制动时间较长，因此对制动器造成了较大的 磨损，较少了制动器的使用寿命。
[0004]智能制造是工业发展的趋势。智能制造要求工业生产过程中的设备全部实现自动 化。行车作为工业生产过程中的重要设备，行车的自动化是未来发展的必然趋势。如锋电解 车间的剥锋工序中，行车需不断地将电解槽的阴极板吊装至剥锋机，目前企业的规模越来 越大，人力成本越来越高。实现行车的自动化对降低人力成本具有重要意义。而实现行车的 自动定位是行车自动化过程中最重要的一部分，因此发明一种自动行车定位控制系统具有 重要意义。
【发明内容】
[0005]使用人工方法对行车进行定位控制时，行车实际停靠的位置往往与期望停靠的位 置存在较大偏差，定位偏差大，控制精度极低，制动器的使用寿命短，人力成本高。本发明的 目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种行车定位控制系统及控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种行车定位控制系统，包括制动器、走行变频器和走行电机，，所述走行变频器 的输出端与走行电机的输入端相连，还包括用于测量行车走行的实际距离y的距离定位传 感器；
[0008]行车控制器，所述行车控制器包括求差模块、第一选择单元、加速控制器、减速控 制器、制动控制器，距离定位传感器的输出端与求差模块的输入端相连，求差模块的输出端 分别与制动控制器和第一选择单元的输入端相连，制动控制器的输出端与制动器相连，第 一选择单元的输出端分别与加速控制器和减速控制器的输入端相连，加速控制器和减速控 制器的输出端均与走行变频器相连。
[0009]所述制动器用于使行车停下来，走行电机用于驱动行车走行。求差模块用于对行 车走行的实际距离y和设定距离ys进行求差，并输出位置偏差e=ys-y;
[0010] 当e〉ei时，第一选择单元对加速控制器施加激励信号，加速控制器通过走行变频 器和走行电机控制行车加速；当e^ei时，第一选择单元将位置偏差e送至减速控制器，减速 控制器通过走行变频器和走行电机控制行车减速。
[0011] 当前及过去的m个控制周期内IeI均小于Θ3时，制动控制器通过制动器对行车进行 制动，其中m为非负整数。其中ei为减速距离，Θ3为制动距离，ei和Θ3根据需要和经验设定，ei> Θ3；
[0012] 距离定位传感器可W采用激光距离测量仪、格雷母线或者旋转编码器等。行车的 最大走行速度一般为2m/s左右。行车在运行过程中一般有加速、匀速、减速的过程。加速和 匀速过程一般都是固定的控制过程，到达预定的位置之前的一个过程是减速过程，因此减 速过程的控制最终会影响行车的定位控制精度。减速过程如果不进行控制，直接进行制动， 容易产生位置偏差，同时制动时间长，减少制动器的使用寿命。
[0013] 当行车的位置偏差小于或等于减速距离ei时，减速控制器通过走行变频器控制走 行电机进行减速过程。当行车的位置偏差小于或等于制动距离Θ3时，减速控制器的输出为 零，同时制动控制器通过制动器对行车进行制动，实现对行车的精确定位控制。由于制动器 启动时，行车的行驶速度基本为零，因此制动时间很短，不会对制动器造成较大的磨损，延 长了制动器的使用寿命。作为一种优选方式，所述减速控制器包括模糊控制器、PID控制器 和第二选择单元，第一选择单元的输出端分别与减速控制器中的模糊控制器和PID控制器 的输入端相连，模糊控制器和PID控制器的输出端均通过第二选择单元与走行变频器相连。
[0014] 模糊控制器接收第一选择单元输出的位置偏差e，经过模糊控制算法输出控制量 至第二选择单元，该模糊控制器的控制量用于通过走行变频器和走行电机控制行车减速；
[0015] PID控制器接收第一选择单元输出的位置偏差e，经过PID控制算法输出控制量至 第二选择单元，该PID控制器的控制量用于通过走行变频器和走行电机控制行车减速；
[0016]当62含e含ei时，第二选择单元将模糊控制器的控审幢输送至走行变频器，当当前 及过去的η个控制周期内e的绝对值的均值小于Θ2时，第二选择单元将PID控制器的控制量 输送至走行变频器，其中η为非负整数，Θ2为由PID控制器控制的距离，Θ2根据需要和经验设 定，Θ?〉Θ2〉θ3〉0η
[0017]减速过程采用模糊控制和PID控制相结合的方法进行控制。模糊控制器和PID控制 器同时启动。首先采用模糊控制算法进行控制，但模糊控制算法会存在稳态偏差的问题，所 W当设定的距离与实际的距离之间的偏差小于于Θ2时采用PID控制。即采用模糊控制器实 现较大范围内的位置定位控制，采用PID控制器进行精细控制，控制精度高，误差小。基于同 一个发明构思，本发明还提供了一种行车定位控制方法，使用所述的系统，包括W下步骤：
[0018]A.利用距离定位传感器测量行车走行的实际距离y;
[0019] B.利用求差模块对行车走行的实际距离y和设定距离ys进行求差，并输出位置偏 差e=ys-y;
[0020] C.当e〉ei时，第一选择单元对加速控制器施加激励信号，加速控制器通过走行变 频器和走行电机控制行车加速;当e^ei时，第一选择单元将位置偏差e送至减速控制器，减 速控制器通过走行变频器和走行电机控制行车减速；
[0021]D.当当前及过去的m个控制周期内IeI均小于Θ3时，制动控制器通过制动器对行车 进行制动，其中m为非负整数。
[0022]作为一种优选方式，所述减速控制器包括模糊控制器、PID控制器和第二选择单 元，第一选择单元的输出端分别与减速控制器中的模糊控制器和PID控制器的输入端相连， 模糊控制器和PID控制器的输出端均通过第二选择单元与走行变频器相连；
[0023]在步骤C中模糊控制器接收第一选择单元输出的位置偏差e，经过模糊控制算法输 出控制量至第二选择单元，该模糊控制器的控制量用于通过走行变频器和走行电机控制行 车减速;PID控制器接收第一选择单元输出的位置偏差e，经过PID控制算法输出控制量至第 二选择单元，该PID控制器的控制量用于通过走行变频器和走行电机控制行车减速；当Θ2 < e<ei时，第二选择单元将模糊控制器的控制量输送至走行变频器，当前及过去的η个控制 周期内e的绝对值的均值小于Θ2时，第二选择单元将PID控制器的控制量输送至走行变频 器，其中η为非负整数，Θ2为由PID控制器控制的距离，Θ2根据需要和经验设定，ei〉e2〉e3〉0。
[0024]作为一种优选方式，所述模糊控制算法为:对位置偏差e进行模糊处理输出E，对位 置偏差的变化率ec进行模糊处理输出EC，根据模糊控制规则得到模糊控制量U，对U进行反 模糊化得到实际模糊控制器的控制量。
[002引作为一种优选方式，所述P I D控制算法为增量型P I D控制算法，
其中u(k)为k时刻PID 控制器的控制量输出，e化)为k时刻的位置偏差，Kp、Ki和Kd分别为比例参数、积分参数和微 分参数。
[0026]本发明操作方便，能够实现行车的自动定位控制，降低人力成本，控制精度高，稳 定性高，误差小，行车制动器的磨损小，使用寿命长。
【附图说明】
[0027]图1为本发明控制系统一实施例的结构示意图。
[0028]图2为本发明控制系统减速过程的控制系统图。
[0029]图3为本发明的控制流程图。
[0030]其中，1为制动器，2为走行变频器，3为走行电机，4为行车，5为距离定位传感器，6 为行车控制器，7为减速控制器，8为求差模块，9为第一选择单元，10为制动控制器，11为加 速控制器，12为模糊控制器，13为PID控制器，14为第二选择单元。
【具体实施方式】
[0031] 如图1至2所示，本发明控制系统的一实施例包括制动器1、走行变频器2和走行电 机3,所述制动器1和走行电机3的输出端均与行车4相连，所述走行变频器2的输出端与走行 电机3的输入端相连，还包括
[0032] 距离定位传感器5,用于测量行车4走行的实际距离y;
[0033]行车控制器6,所述行车控制器6包括求差模块8、第一选择单元9、加速控制器11、 减速控制器7、制动控制器10,距离定位传感器5的输出端与求差模块8的输入端相连，求差 模块8的输出端分别与制动控制器10和第一选择单元9的输入端相连，制动控制器10的输出 端与制动器1相连，第一选择单元9的输出端分别与加速控制器11和减速控制器7的输入端 相连，加速控制器11和减速控制器7的输出端均与走行变频器2相连，其中
[0034]求差模块8用于对行车4走行的实际距离y和设定距离ys进行求差，并输出位置偏 差e=ys-y;
[003引当e〉ei时，第一选择单元9对加速控制器11施加激励信号，加速控制器11通过走行 变频器2和走行电机3控制行车4加速；当e^ei时，第一选择单元則尋位置偏差e送至减速控 制器7，减速控制器7通过走行变频器2和走行电机3控制行车4减速，其中ei为减速距离，Θ3为 制动距罔，61和63根据需要和经验设走,日1〉63 ;
[0036]当当前及过去的m个控制周期内IeI均小于Θ3时，制动控制器10通过制动器1对行 车4进行制动，其中m为非负整数。
[0037]所述减速控制器7包括模糊控制器12、PID控制器13和第二选择单元14,第一选择 单元