智能起重機防搖擺技術介紹
起重機在工作過程中,由于大、小車的加減速和負載的提升動作以及風力、摩擦引起的擾動導致重物的來回擺動,這不僅會嚴重影響作業效率,而且容易造成事故。例如在冶金澆鑄工廠,起重機將盛有金屬液的鋼水包迅速運抵澆鑄口上方進行澆鑄,這一過程要求起重機的動作迅速而準確。由于鋼絲繩的擺動,輕則加大起重機的運行時間,造成金屬液過早的冷卻,降低產品的質量和工作效率;重則導致金屬液濺到澆鑄口外,引發安全生產事故。為此,智能起重機的精確定位和防擺控制越來越受到廣泛關注。
針對智能起重機的精確定位和防擺控制,國外學者釆用的控制方法多種多樣,諸如經典控制、現代控制、控制、自適應控制、非線性控制、模糊控制、神經網絡控制、滑模變結構控制以及多種控制方法的結合。
韓國學者Lee是偏重于經典控制方法的一個典型代表,lee以根軌跡法、頻域法等常規分析方法為主并與現代的智能控制相結合,設計了起重機系統的防擺定位控制器。意大利的ZMohamed,M,Tokhi和GlossitisG把橋式起重機看作欠驅動系統,提出了一種基于滑模的消擺控制系統。起重機從本質上是一個高度的非線性系統,近年來不少國外學者,直接從非線性角度來研究起重機的控制策略,取得了豐富的學術成果1。輸入整形(也叫時滯濾波)是減少起重機殘余振動的一種簡單方法。在建立起重機數學模型的基礎上,結合輸入整形和反饋控制方法等,使起重機的負載擺動大為減小,減輕了操作者的負擔
國內智能起重機防擺控制開始于20世紀80年代初,較早研究的學者是哈爾濱工程大學的華克強等人。文獻[18-19設計模糊控制器,并進行了試驗研究,試驗結果表明有效抑制了負載的擺動。采用了時滯濾波技術,通過對輸入信號進行濾波來有效地控制負載的擺角,時滯濾波由開環控制系統實現,不需要反饋信號,易于工程應用。
一種混合控制方法,魯棒輸入整形和模糊控制相結合,用于起重機的定位和防擺,保證系統精確定位的同時消除負載擺動,該方法對不同繩長和負載有著較好的魯棒性。提出分段切換因子的模糊控制方法,并運用實值遺傳算法選取模糊控制器的分段因子,結果表明其性能優于傳統二次型控制。采用機器人動力學方法建立吊重擺振的動力學模型,提出了基于調節器理論的控制方案,用以抑制回轉作業中的吊重擺振。該控制方案可以實現吊重在回轉運動中擺振小,具有良好的擺振抑制效果。此外還利用GFS技術進行精確定位等。
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