专利名称：一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法
技术领域：
本发明涉及起重机载荷分配优化领域，特别是一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法。
背景技术：
起重机作为一种不可或缺的工程机械，在石油化工、电力建设、水利水电、桥梁施工等国民经济建设中发挥中重要作用。随着我国经济的高速发展，我国各行各业方兴未艾，尤其是冶金、核电、码头等方面建设规模越来越大，大型吊装日益增多，作业环境日益复杂，单台起重机往往满足不了作业需求，双机或者多机吊装日益增多。目前，双机吊装往往采取人工编制吊装作业方案，依靠人工经验协调完成吊装。而且双机吊装缺乏有效的、科学的理论指导，仅凭人工经验，具有主观性和片面性，不能充分保障吊装作业的安全进行，而且效率非常低，增加了吊装的成本。双机吊装作业复杂，随着吊点速度和作业方位的变化，作用于某个吊点的载荷可能发生变化，从而因载荷分布不均而发生断臂等危险事故。在这种情况下，一方面有必要分析双机协调吊装作业过程的动态载荷，防止某台起重机过载而发生危险事故，从而提出合理的双机协同吊装作业载荷分配策略，科学、有效指导实际吊装作业。另一方面研发一套基于虚拟现实的协同吊装仿真系统，通过协同吊装作业过程的三维仿真，辅助吊装作业方案的制定，对降低双机协同吊装风险 也有重大的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法，计算双台汽车起重机吊装过程中载荷的分配并进行载荷分配优化，制定吊装作业方案，指导实际吊装，进一步降低双机协同吊装风险。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法，该方法为:I)三维场景建模:提供多机型起重机数据，以模型数据文件的形式建立起重机模型库；2)起重机选型:用户根据工况从起重机模型库中选择符合吊装要求的主起重机和辅起重机；3)起重机配置:根据负载能力、起升高度的吊装作业要求配置两台起重机伸缩臂的伸缩比、配重；4)双台起重机协同吊装动作计算:应用逆运动学原理，根据设备的期望运动，即双机起升、双机翻转、双机旋转，确定两台起重机的协同动作序列；5)双台起重机协同吊装参数计算:根据静力学原理计算两台起重机在双机起升、双机翻转、双机旋转时的载荷；
6)双台起重机协同吊装载荷分配优化计算:根据双台起重机的参数信息和吊装物的重量进行双台起重机载荷分配优化计算:①设f(Φ，炉)为双机协同作业载荷分配优化的目标函数，求/(#，炉)的最小值，
权利要求
1.一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法，其特征在于，该方法为: 1)三维场景建模:提供多机型起重机数据，以模型数据文件的形式建立起重机模型库； 2)起重机选型:用户根据工况从起重机模型库中选择符合吊装要求的主起重机和辅起重机； 3)起重机配置:根据负载能力、起升高度的吊装作业要求配置两台起重机伸缩臂的伸缩比、配重； 4)双台起重机协同吊装动作计算:应用逆运动学原理，根据设备的期望运动，即双机起升、双机翻转、双机旋转，确定两台起重机的协同动作序列； 5)双台起重机协同吊装参数计算:根据静力学原理计算两台起重机在双机起升、双机翻转、双机旋转时的载荷； 6)双台起重机协同吊装载荷分配优化计算:根据双台起重机的参数信息和吊装物的重量进行双台起重机载荷分配优化计算: ①设/(#，炉)为双机协同作业载荷分配优化的目标函数，求/(#，炉)的最小值，即:min|/(^ ^)=kt*.+k2* ^ I 其 中，kl 和 k2 为分配系数，且 kl+k2=l, kl、 IfiW Zi(Ri)]，k2 e (0，I), ^(R1)和f2(R2)分别为主、辅起重机额定起重量与吊装幅度的关系，根据最小二乘拟合原理得到 /(片)=α0 +α,Λ, +O2Ri2，J2(R2)=^ +Ij1R2 +b2R{,其中，系数 aQ，a” a2、Ibpb2根据实际工况表计算得出； ②根据力与力矩平衡的原理，求得主起重机的拉力Fa和辅起重机的拉力Fb: ^ (； hGr A = —1---tan φ2d < F _ G hG , Hmip 其中，G为吊装物重量，h为两台起重机吊耳轴线距吊装物重心轴线的距离，d为主起重机和辅起重机两个吊装点的轴线距离，_为吊装物绕y轴旋转的角度； ③各起重机载荷应小于各自的额定载荷，即满足的如下约束关系:
2.根据权利要求1所述的双台起重机协同作业载荷分配优化方法，其特征在于，所述步骤I)中，三维场景建模分为两种:I) OpenGL提供绘制的长方体、圆柱、圆锥、圆环、球五种基本几何体；2)除长方体、圆柱、圆锥、圆环、球五种基本几何体之外的模型，通过Pro/E制作模型文件。
3.根据权利要求1所述的双台起重机协同作业载荷分配优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，两台起重机的协同动作序列计算过程如下: I)双机起升的状态包括同步起升和不同步起升: 同步起升状态变化如下式:
4.根据权利要求1所述的双台起重机协同作业载荷分配优化方法，其特征在于，所述步骤5)中，两台起重机在双机起升、双机翻转、双机旋转时的载荷分别为: 1)双机起升时主起重机的拉力Fa和辅起重机的拉力Fb分别为:
全文摘要
本发明公开了一种双台起重机协同作业载荷分配优化方法，步骤为三维场景建模；起重机选型；起重机配置；双台起重机协同吊装动作计算；双台起重机协同吊装参数计算；载荷分配优化；达到吊装目标点；吊装结束。本发明首先通过分析影响额定起重量的影响因素，建立额定起重量的关系模型；其次通过分析协同作业过程，结合起重机动力学特性，研究协同作业过程各起重机实时载荷模型，同时对载荷分配进行优化，提高了吊装过程的安全性。
文档编号G06Q10/04GK103226740SQ20131015292
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者安剑奇, 陈诗桓, 于艳, 林艺辉, 朱露莎 申请人:中南大学