起重车在工作过程中,因大车加减速、提升负荷及风力、摩擦产生的干扰,会使重物来回摆动,不但严重影响工作效率,而且容易发生事故。举例来说,在冶金铸造厂,起重机将装有金属液体的钢瓶迅速地输送到铸造口上进行铸造。这个过程要求起重机能快速、准确的移动。钢丝绳摇摆及吊车运转时间延长,冷却金属液过早冷却,降低产品质量和工作效率,重者将金属液溅到铸口口外,造成安全生产事故。所以,对起重机的准确定位与摇摆控制越来越受到关注。
智能化起重机的控制,包括现代控制、控制、自适应控制、非线性控制、模糊控制、神经网络控制、滑模结构等。
Lee是一位韩国学者,以经典控制方法为主要代表。主要采用根轨法、频域法等常规分析方法,结合现代智能控制技术,设计了一种起重机防摆定位控制器。ZMohamed,M,Tokhi和GlositisG将桥式起重机视为欠驱动系统,并提出了基于滑动模态的消除控制系统。吊车是一种具有高度非线性的系统。近几年,国外学者从非线性角度直接研究起重机的控制策略,取得了丰富的学术成果。进料成形工艺(也称为延迟滤波)是一种降低起重机剩余振动的简便方法。根据起重机的数学模型,结合输入整形手术及反馈控制方法,可有效地减少吊车的摆动和操作者的负担。
我国20世纪80年代初开始对起重机的智能防摆控制进行研究,并在哈尔滨工程大学华克强等学者较早开展。论文[18-19]设计的模糊控制器,并进行了实验。实验结果表明,载荷摆动得到有效压制。利用延迟滤波技术,对输入信号进行滤波,有效地控制负荷摆动。采用开环控制系统实现时延滤波,不需要信号反馈,便于工程应用。
采用一种鲁棒输入整形手术结合模糊控制技术,实现了对吊车的定位和防摆,保证了系统的准确定位,消除了负荷摆动。对不同绳索长度和负荷有较好的鲁棒性。本文提出了一种分段切换因子的模糊控制方法,而模糊控制器的分段因子采用真实值遗传算法。实验证明,该控制器优于常规二次控制。应用机器人动力学方法建立起旋转式起摆的动力学模型,提出一种基于调节器理论的控制方案来压制旋转式起摆。本控制方案实现了旋转运动时起重摆动小,具有较好的摆动压制效果。另外,定位还使用了GFS技术。