专利名称：一种面向双移动式起重机协同作业的控制方法
技术领域：
本发明属于吊装工艺及自动控制技术领域，涉及双移动式起重机协同作业的控制方法。
背景技术：
在大型吊装工程中超重型、大跨度的被吊物越来越常见，常常因起重机起重量不足、被吊物跨度太大、吊装时需要对设备进行回转或翻转动作等问题，使得单台起重机难以完成吊装任务。因此，利用两台普通的起重机协同吊装同一个被吊物(双机吊装)成为一种高效而经济的可选方案，并且日趋普遍。然而，相比单台起重机吊装而言，两台起重机协同吊装的危险性大大提升。原因在于，对于两台起重机协同吊装，起重机之间的运动相互影响，一台起重机的动作引起的多机系统整体位姿变化和载荷重分配难以确定，其吊装的危险性要比想象严重得多，极容易出现负载不均而引起某台起重机臂架折断或整机倾翻。另外，在现场吊装实施阶段，两台起重机动作的协同需要靠经验丰富的现场吊装指挥员和两名起重机操作手相互协作完成。在协作过程中，两名起重机操作手必须严格听从指挥员的指挥，并且动作要精准、规范，这对指挥员和操作手要求极高。因此，急需提出一种更有效、可靠的方法来安全的实施双机吊装任务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种只需操控一台起重机安全地完成双机协同吊装任务的方法。本发明的目的是实现双机半自动化的吊装，并保证了吊装过程中的安全性，提高了双机吊装的效率。I技术方案
本发明的技术方案如下
一种面向双移动式起重机协同作业的控制方法，包括以下步骤
1)准备吊装两台起重机在相应的位置准备就绪，吊钩通过吊索具(平衡梁、钢丝绳等)与被吊物上相应的吊点连接好；
2)起重机角色选定两台起重机中选择一台作为主动起重机，称为Cl,由司机操控；另一台作为随动起重机，称为C2,由程序自动控制；
3)随动起重机动作类型设定设置随动起重机C2的动作类型，动作类型包括行走、原地转向、回转、变幅、起升；
4)主动起重机Cl执行动作一步司机根据吊装任务及当前的吊装情况，选择一种动作，在计算模型上预执行一步此动作；
5)获取主动起重机Cl起升滑轮组坐标Pl:采用传感器测量获得，或者由程序通过计算模型并结合几何变换计算来确定主动起重机起升滑轮组三维空间坐标；
6)确定随动起重机C2动作步长程序根据策略利用上一步的先验信息来确定随动起重机的动作步长；7)获取随动起重机C2起升滑轮组坐标P2:程序通过计算模型并结合几何变换计算来确定随动起重机起升滑轮组三维空间坐标；
8)步长合理性判定判断随动起重机C2动作步长是否合理；
9)主动起重机Cl执行动作若步长合理，则主动起重机Cl真正执行步骤4)中所选择的动作；若步长不合理，则给主动起重机Cl的司机信息提示，并返回到步骤4)；
10)随动起重机C2执行动作若步长合理，则随动起重机C2按预设动作类型结合所确定步长执行操作，转到步骤11);
11)更新缓存信息通过三维空间角度传感器获取主动起重机Cl和随动起重机C2起
升绳的当前偏摆角_和冉，更新C1、C1、对1、vf1、,并将其存储以便步骤6)确定随动起重机C2动作步长时使用，返回步骤4)；
其中5广1为上一次动作执行后主动起重机起升绳偏摆角；
与4为上一次动作执行后随动起重机起升绳偏摆角；
^t1为上一次动作执行后随动起重机起升绳偏摆角变化量；
W"1为上一次随动起重机动作步长，相当于速度；
4~1为上一次动作步长变化量，相当于加速度。I确定动作步长
更进一步说明，迭代过程中，第5步获取主动起重机起升滑轮组坐标Pl可采用传感器测量获得(在滑轮组位置安装三维空间位置传感器)；也可通过计算模型结合几何变换计算求得。一般情况下，由几何模型计算非常复杂，因此，常采用位置传感器直接测量得到坐标Ρ1。在迭代过程中，第6步随动起重机动作步长确定时，根据形为ν = /φ^1Mt1)的函数计算出动作步长，实现随动起重机动作步长的自适应。其中，Aat1为上一次动作步长变化率，相当于加速度变化量。再进一步，具体的形为^的函数可表达为H =*1.<1+^.4_1+丨§ 14圬-1，04_1,其中*1和*2为常量系数,通常取值为I;η为加速度调节参数，V越大表明加速度改变得越快；gi'et1上d1)为3变量的符号函数，其取值如下表I所示
表I符号函数取值
权利要求
1.一种面向双移动式起重机协同作业的控制方法，包括以下步骤(1)准备吊装两台起重机在相应的位置准备就绪，吊钩通过吊索具与被吊物上相应的吊点连接好；(2)起重机角色选定两台起重机中选择一台作为主动起重机，称为Cl，由司机操控;另一台作为随动起重机，称为C2,由程序自动控制；(3)随动起重机动作类型设定设置随动起重机C2的动作类型，动作类型包括行走、原地转向、回转、变幅、起升；(4)主动起重机Cl预执行动作一步司机根据吊装任务及当前的吊装情况，选择一种动作，并在计算模型上预执行；(5)获取主动起重机Cl起升滑轮组坐标Pl:采用传感器测量获得，或者由程序通过计算模型并结合几何变换计算来确定主动起重机起升滑轮组三维空间坐标；(6)确定随动起重机C2动作步长程序根据策略利用上一步的先验信息来确定随动起重机的动作步长；(7)获取随动起重机C2起升滑轮组坐标P2:程序通过计算模型并结合几何变换计算来确定随动起重机起升滑轮组三维空间坐标；(8)步长合理性判定判断随动起重机C2动作步长是否合理；(9)主动起重机Cl执行动作若步长合理，则主动起重机Cl真正执行步骤4)中所选择的动作；若步长不合理，则给主动起重机Cl的司机信息提示，并返回到步骤4)；(10)随动起重机C2执行动作若步长合理，则随动起重机C2按预设动作类型结合所确定步长执行操作，转到步骤11);(11)更新缓存信息通过三维空间角度传感器获取主动起重机Cl和随动起重机C2起升绳的当前偏摆角θ(和冉，更新&tl、、^t1、ν "1、,并将其存储以便步骤6)确定随动起重机C2动作步长时使用，返回步骤4)；其中为上一次动作执行后主动起重机起升绳偏摆角；两―1为上一次动作执行后随动起重机起升绳偏摆角；AC1为上一次动作执行后随动起重机起升绳偏摆角变化量；为上一次随动起重机动作步长，相当于速度；为上一次动作步长变化量，相当于加速度。
2.如权利要求I所述的一种面向双移动式起重机协同作业的控制方法，其特征在于在迭代过程中，第6)步随动起重机动作步长的确定函数形为= fi&t,^t1 ^Vf1, Γ1,ΔαΓ 1J ,其中，Ag-1为上一次动作步长变化率，相当于加速度变化量；根据此函数可计算出随动起重机的动作步长，实现随动起重机动作步长的自适应。
3.如权利要求2所述的一种面向双移动式起重机协同作业的控制方法，其特征在于形为ν = fipt1的函数可表达为
全文摘要
本发明公开了一种面向双移动式起重机协同作业的控制方法，是通过程序控制实现随动起重机跟随主动起重机的动作协调的做出相应的动作，提高了双机吊装的安全性和准确性。由具体的计算步长的公式得到随动起重机相应的动作量，在随动起重机动作完成后再次由起升绳的偏摆角的大小判断是否随动起重机的动作合理。这种随动起重机动作步长自适应的计算方法，能够根据主动起重机的动作及当前双机系统工作状态自动调节随动起重机的动作步长，最终实现只控制一台起重机安全地完成双机协同吊装任务，减小了实际吊装过程中的复杂性，排除了意外因素，大大提高吊装安全性。
文档编号B66C13/48GK102935979SQ20121035863
公开日2013年2月20日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者林远山, 王欣, 吴迪, 焦博, 滕儒民, 郑亚辉, 蔡福海 申请人:大连理工大学, 大连益利亚工程机械有限公司