基于模糊神经元pid控制器的抓斗起重机快速精确定位装置制造方法
【专利摘要】一种基于模糊神经元PID控制器的抓斗起重机精确定位装置，包括编码器、模糊神经元PID控制器、变频器、超声波传感器、可编程控制器和触摸屏。编码器分别安装在大车、小车的电机低速轴上，转轴和起升卷筒上。编码器和变频器通过Profibus总线与可编程控制器连接。超声波传感器安装在起重机前侧左右两端，通过A/D转换器与可编程控制器连接。触摸屏通过RS-485总线与可编程控制器连接。实现了快速精确的定位要求。同时还可以通过工业以太网实现与工控机的通信，达到实时监控目的。具有自主定位，定位快速精确，安装方便的优点。
【专利说明】基于模糊神经元？10控制器的抓斗起重机快速精确定位装
1,1
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及抓斗起重机定位装置，特别涉及一种基于模糊神经元？10控制器的抓斗起重机快速精确定位装置。
【背景技术】
[0002]随着自动控制技术在起重机领域的应用，桥式抓斗起重机已经从单一的搬运工具逐步演变成自动化、柔性化生产的重要组成部分。起重机朝着智能化发展，而起重机智能化的核心体现就是要抓斗的自主定位。传统控制方式只是简单的通过控制各机构电机转速，从而完成相应动作，控制精度差，定位不准确，导致起重机的作业效率低下。
[0003]目前有一种用于起重机的激光定位装置，将激光测距仪安装在端梁上，在承轨梁上安装反射板，将测量值传输到控制系统，从而控制电机的启停，进而实现起重机的定位。该种定位装置不仅局限于大车、小车方向的定位，而且安装困难，装置的维护成本较高。
[0004]同时，在自动化程度较高的起重机上，也可通过控制器
181:1011.比例-积分-微分控制器)或神经元？10控制器调节电机转速来实现起重机定位。抓斗起重机的定位点是动态的，根据作业要求实时变化。但传统的？10控制器在使用过程中，控制参数就固定不变，系统容易出现超调、易振荡等现象。而神经元？10控制器实现对控制参数的自动调整，在一定程度上提高了控制器的稳定性和控制精度，但其神经增益X是固定不变的，故系统鲁棒性和控制精度仍有不足。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于模糊神经元？10控制器的可以实现抓斗起重机快速精确定位装置，可以自主定位，定位快速精确，安装方便。
[0006]本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案是:包括编码器、模糊神经元？10控制器、变频器、超声波传感器、可编程控制器和触摸屏。编码器分别安装在大车、小车的电机低速轴上，转轴和起升卷筒上。编码器和变频器通过？抓他118总线与可编程控制器连接。超声波传感器安装在起重机前侧左右两端，通过八/0转换器与可编程控制器连接。触摸屏通过83-485总线与可编程控制器连接。
[0007]按上述方案，所述的模糊神经元？10控制器是一种可以进行控制器参数自调整和自适应功能的智能控制器，具体的是将神经元控制器、？10控制器和模糊控制器串联在一起，以抓斗起重机的坐标预设值和实际值的偏差6为神经元控制器的输入，以偏差6和偏差变化率60作为模糊控制器的输入，用神经元控制器实时调整？10的控制参量1、^，用模糊控制器实时调整神经元控制器的控制参量X。
[0008]按上述方案，所述的编码器采用用于位置测量的绝对值编码器，数量根据抓斗起重机的电机数量和卷筒数量确定。
[0009]按上述方案，所述的触摸屏连接有报警模块，具有抓斗起重机运行状态的实时显不与声光报警功能。
[0010]本实用新型与现有技术相比，由于在抓斗起重机上采用模糊神经元？10控制器与编码器结合的定位装置，同时利用超声波检测装置对起重机实际运行位置的人工校准，实现了快速精确的定位要求。同时触摸屏可通过旧-485总线与可编程控制器的通信，达到实时监控目的。具有自主定位，定位快速精确，安装方便的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
[0012]图2为本实用新型实施例的控制原理图。
[0013]图3为本实用新型实施例的抓斗运行示意图。
[0014]图中:1.抓斗实际位置，2.抓斗目标点，3.大车，4.小车，5.抓斗，6.编码器，7.模糊神经元？10控制器，8.超声波传感器，9.可编程控制器，10.变频器，11.电机，12.触摸屏，13.状态转换器，14.模糊控制器
【具体实施方式】
[0015]结合附图，对本实用新型的具体实施进一步说明。
[0016]如图1所示，包括编码器6、模糊神经元？10控制器7、变频器10、超声波传感器8、可编程控制器9和触摸屏12。编码器6分别安装在大车3、小车4的电动机低速轴，转轴和起升卷筒上。编码器6和变频器10通过？1*0他118总线与可编程控制器9连接。超声波传感器8安装在起重机前侧左右两端，通过八/0转换器与可编程控制器9连接。起重机前侧为起重机向右运行时右侧。触摸屏12通过83-485总线与可编程控制器9连接。
[0017]通过编码器6实时检测抓斗起重机的实际运行位置，利用他118总线将测量值传送至可编程控制器9。可编程控制器9将位置信息传送至模糊神经元？10控制器7进行定位。可编程控制器9向变频器10发送控制指令，实现对电机11的速度控制。可编程控制器9通过83-485总线与触摸屏12通信，达到实时监控的目的。同时触摸屏12还连接有报警模块。当起重机运行状态出现异常时，会自动报警。超声波传感器8用于起重机定位的人工校准。？1~0他118总线和旧-485总线的应用，提高了数据传输的速度，实现了起重机的快速定位。
[0018]如图2所示，本实用新型在大车3上的电机11、小车4上的电机11和起升机构的卷筒上均安装有编码器6，编码器6采集的位置信息通过？1~0他118总线传送至可编程控制器9后，数据经过处理后在触摸屏12显示出抓斗5的位置坐标。同时利用状态转换器13将编码器信号转化为模糊神经元控制器7可以识别的信号，模糊神经元？10控制器7根据输入信号，并根据信号变化实时改变1、^和神经增益X等控制参数。同时利用变频器10调节电机11速度，进而实现位置控制。
[0019]如图3所示，抓斗起重机在工作过程中，小车4在主梁上行走，大车3轨道与主梁垂直。以大车3行走方向为X方向，小车4行走方向为7方向，抓斗5起升方向为2方向建立坐标系。图示中1为抓斗5的实际运行点，坐标为〈X，7，2) ；2为抓斗5的预设目标点，坐标为“。—。，^)。本实施例利用模糊神经元？10控制器7中的状态转换器13将抓斗？的实际坐标1与预设值2进行比较，得到偏差6和偏差变化率％，将二者作为模糊神经元？10控制器7的输入，经过控制器的处理，得到输出1x00，并利用11(10的值调节变频器10的输出，进而控制电机11的转速，从而实现起重机从6,7,2)到“。，7。，2)的自主、快速、精确定位。该模糊神经元？10控制器7克服了传统？10控制器控制参数无法自调整的缺点，利用模糊控制对神经元增益X进行自适应调节，达到了控制器参数随外部输入变化而自动调整并适应的目的，具有良好的鲁棒性和精确性。
【权利要求】
1.一种基于模糊神经元PID控制器的抓斗起重机精确定位装置，其特征在于:包括编码器(6)、模糊神经元PID控制器(7)、变频器(10)、超声波传感器(8)、可编程控制器(9)和触摸屏(12);编码器(6)分别安装在大车(3)、小车(4)的电机低速轴，转轴和起升卷筒上；编码器(6)和变频器(10)通过Profibus总线与可编程控制器(9)连接；超声波传感器(8)安装在起重机前侧左右两端，通过A/D转换器与可编程控制器(9)连接；触摸屏(12)通过RS-485总线与可编程控制器(9)连接。
2.根据权利要求1所述的基于模糊神经元PID控制器的抓斗起重机精确定位装置，其特征在于:所述的模糊神经元PID控制器(7)是一种可以进行控制器参数自调整和自适应功能的智能控制器，具体的是将神经元控制器、PID控制器和模糊控制器串联在一起；以抓斗起重机的坐标预设值和实际值的偏差e为神经元控制器的输入，以偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制器的输入，用神经元控制器实时调整PID的控制参量UpKd，用模糊控制器实时调整神经元控制器的控制参量K。
3.根据权利要求1或2所述的基于模糊神经元PID控制器的抓斗起重机精确定位装置，其特征在于:所述的编码器(6)采用用于位置测量的绝对值编码器，数量根据抓斗起重机的电机(11)数量和卷筒数量确定。
4.根据权利要求3所述的基于模糊神经元PID控制器的抓斗起重机精确定位装置，其特征在于:所述的触摸屏(12)连接有报警模块，具有抓斗起重机运行状态的实时显示与声光报警功能。
【文档编号】B66C13/22GK204138189SQ201420412316
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】曹小华, 李青夏, 张谢君, 丁吉, 汪玮, 杨露 申请人:武汉理工大学