吊具旋转过程中防摇摆控制方法及设备与流程

本发明属于吊具自动控制的技术领域，尤其涉及一种吊具旋转过程中防摇摆控制方法及设备。

背景技术：

起重机是工业企业中常见的物料转运工具，起重机对物料的转运主要依靠吊具完成，根据物料种类的不同，吊具类型和控制方式各不相同。由于生产工艺和运输线路的布局问题，在工业生产过程中，物料的转运过程中需要改变物料方向，从而要求吊具必须为可旋转式。

传统的吊具控制多采用接触器直接控制，由于启停过程比较直接，且启停过程中的惯性无法控制和消除，导致吊具在旋转过程中会由于惯性不断的旋转摇摆，对于人工准确控制吊具位置有很大的影响，同时，为了精准的放置物料，一般需要一定时间来等待摇摆静止，从而大大影响的物料转运的效率。

因此，开发一种吊具旋转过程中防摇摆控制方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种吊具旋转过程中防摇摆控制方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种吊具旋转过程中防摇摆控制方法，包括：获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度；根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度；根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移；将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度，包括：

其中，amax为最大加速度；s为吊具位移；t为吊具的单摆周期；vmax为最大速度。

可选的，所述根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度，包括：

其中，n为吊具旋转运行周期数，取整数；an为每一周期对应的吊具旋转实时加速度。

进一步的，所述根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移，包括：

其中，s1为加速过程的最大位移；anmin为an中的最小值。

可选的，所述将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，包括：

若sset≥2s1，则吊具旋转包含匀速过程，输出的速度值为vmax，输出的加速度值为anmin；其中，sset为旋转位移设定值。

可选的，所述将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，还包括：

若sset＜2s1，则吊具旋转不包含匀速过程，根据sset确定输出的速度值和加速度值。

进一步的，根据sset确定输出的速度值和加速度值，包括：

其中，v为根据sset确定的输出的速度值；a为根据sset确定的输出的加速度值。

第二方面，本发明的实施例提供了一种吊具旋转过程中防摇摆控制装置，包括：第一主模块，用于获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度；第二主模块，用于根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度；第三主模块，用于根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移；第四主模块，用于将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转。

第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法。

第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法。

由上，本发明实施例提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法及设备，通过获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度，进而得到加速过程的最大位移，将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转，可以有效消除吊具在旋转过程中产生的惯性摇摆，并且精准放置物料，提高吊具转运物料的工作效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的单周期加减速运动曲线示意图；

图5为本发明实施例提供的n个周期的加减速运动曲线示意图；

图6为本发明实施例提供的有匀速过程的加减速运动曲线示意图；

图7为本发明实施例提供的无匀速过程的加减速运动曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

采用siemenss7-1200plc和abbacs380变频器组成吊具控制系统。在吊具旋转电机上安装绝对值编码器，检测吊具旋转的实时角度。编写吊具控制的plc程序及变频器参数设置，在plc程序中加入旋转防摇摆控制算法，在吊具旋转过程中，设定吊具旋转角度或者位移值后，通过算法得到旋转实时加速度值，再由plc通过pn通讯控制变频器输出，从而控制吊具旋转电机无摇摆转动。在此基础上，本发明实施例提供了一种吊具旋转过程中防摇摆控制方法，参见图1，该方法包括：获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度；根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度；根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移；将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转。

基于上述方法实施例的内容，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度，包括：

其中，amax为最大加速度；s为吊具位移；t为吊具的单摆周期；vmax为最大速度。

单周期加减速运动可以参见图4。具体地，由于采用的为匀加速控制，因此加速与减速阶段的位移是相同的，即为两次滑行距离，先预设s为目标位移的1/2，即加速过程最大行程；t取一个单摆周期t，即则可得(1)式和(2)式。

基于上述方法实施例的内容，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度，包括：

其中，n为吊具旋转运行周期数，取整数；an为每一周期对应的吊具旋转实时加速度。

n个周期的加减速运动可以参见图5。具体地，根据计算得到的amax可得，由于运行过程中实际的an≤amax，则可由(3)式，计算出n和an的值，n取整数。

基于上述方法实施例的内容，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移，包括：

其中，s1为加速过程的最大位移；anmin为an中的最小值。

具体地，由于旋转电机的最大转速是固定值，旋转速度不可能一直增大，所以当加速到最大速度时，需进入匀速阶段，所以可以根据旋转位移的设定值sset来判断运动过程中是否有匀速过程。an取最小值(即anmin)时，可得s1的最大值，即加速过程的最大位移如(4)式所示。

基于上述方法实施例的内容，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，包括：若sset≥2s1，则吊具旋转包含匀速过程，输出的速度值为vmax，输出的加速度值为anmin；其中，sset为旋转位移设定值。有匀速过程的加减速运动可以参见图6。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，还包括：若sset＜2s1，则吊具旋转不包含匀速过程，根据sset确定输出的速度值和加速度值。

本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，所述根据sset确定输出的速度值和加速度值，包括：

其中，v为根据sset确定的输出的速度值；a为根据sset确定的输出的加速度值。

无匀速过程的加减速运动可以参见图7。具体地，当sset＜2s1时，则吊具旋转过程没有匀速过程，过程时长为恒定的2nt，则可根据设定位移和过程时间计算速度：

由(7)式可得(5)式和(6)式，从而得到无匀速过程的根据sset确定的输出的速度值v，以及根据sset确定的输出的加速度值a。

本发明实施例提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法，通过获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度，进而得到加速过程的最大位移，将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转，可以有效消除吊具在旋转过程中产生的惯性摇摆，并且精准放置物料，提高吊具转运物料的工作效率。

本发明实施例提供的吊具旋转过程中防摇摆控制方法在实施过程中首先配置siemenss7-1200plc系统和abbacs880变频器，组成自动化控制系统；其次在plc控制程序中加入吊具旋转过程中防摇摆控制方法的程序，实时计算不同目标位移下的实际运行速度v和加速度a；再次将速度v和加速度a通过网络通讯系统发送给变频器，作为实际参数执行变频器输出，控制旋转电机动作；最后可在驾驶仓联动操作台上设置旋转启动按钮，或者远程控制画面hmi上设定旋转位移或者角度，吊具则可自动防摇摆模式转动到目标位置。

本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种吊具旋转过程中防摇摆控制装置，该装置用于执行上述方法实施例中的吊具旋转过程中防摇摆控制方法。参见图2，该装置包括：

第一主模块，用于获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度；第二主模块，用于根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度；第三主模块，用于根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移；第四主模块，用于将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转。

本发明实施例提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，采用图2中的若干模块，通过获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度，进而得到加速过程的最大位移，将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，采用所述输出的速度值和加速度值控制吊具进行旋转，可以有效消除吊具在旋转过程中产生的惯性摇摆，并且精准放置物料，提高吊具转运物料的工作效率。

需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，还包括：第一子模块，用于实现所述获取吊具旋转过程中的最大速度及最大加速度，包括：

其中，amax为最大加速度；s为吊具位移；t为吊具的单摆周期；vmax为最大速度。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，还包括：第二子模块，用于实现所述根据所述最大速度得到吊具旋转运行周期数及每一周期对应的吊具旋转实时加速度，包括：

其中，n为吊具旋转运行周期数，取整数；an为每一周期对应的吊具旋转实时加速度。

基于上述装置实施例的内容，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，还包括：第三子模块，用于实现所述根据所述最大速度及每一周期对应的吊具旋转实时加速度中的最小值，得到加速过程的最大位移，包括：

其中，s1为加速过程的最大位移；anmin为an中的最小值。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，还包括：第四子模块，用于实现所述将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，包括：若sset≥2s1，则吊具旋转包含匀速过程，输出的速度值为vmax，输出的加速度值为anmin；其中，sset为旋转位移设定值。

基于上述装置实施例的内容，本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，还包括：第五子模块，用于实现所述将所述最大位移与旋转位移设定值进行比较，根据比较结果确定输出的速度值和加速度值，还包括：若sset＜2s1，则吊具旋转不包含匀速过程，根据sset确定输出的速度值和加速度值。

本发明实施例中提供的吊具旋转过程中防摇摆控制装置，还包括：第六子模块，用于实现所述根据sset确定输出的速度值和加速度值，包括：

其中，v为根据sset确定的输出的速度值；a为根据sset确定的输出的加速度值。

本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(communicationsinterface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。

此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。