CN111196557A - 用于补偿可振动的技术***的振动的方法和振动调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于利用具有调节规则的振动调节器(11)来补偿可振动的技术***(1)的至少一个要调节的振动参数(y)的振动的方法和一种振动调节器，为了消除在可振动的技术***(1)的振动调节时通过调整参数约束引起的调节问题，提出：在调节规则中，为了计算调整参数(u)考虑到调整参数(u)的至少一个时间导数的约束
Figure DDA0002278199380000011

Description

用于补偿可振动的技术***的振动的方法和振动调节器
技术领域
本发明的主题涉及一种用于利用振动调节器借助调节规则补偿可振动的技术***的至少一个要调节的振动参数的振动的方法，该调节规则由要调节的振动参数的理论值和实际值和/或理论值的时间导数和实际值的时间导数来计算针对可振动的技术***的致动器的调整参数。本发明也涉及一种相应的振动调节器。
背景技术
起重设备、尤其是起重机以多个不同的实施方式存在，并且所述起重设备被用于多个不同的应用领域中。例如存在主要用于地上和地下建筑的塔式起重机或存在移动式起重机、例如用于装配风力设备。同样，已知高架仓库中的起重设备(所谓的堆垛起重机)。桥式起重机例如作为车间起重机使用在工厂车间中，并且龙门起重机例如用于在用于联运的货物转运的转运地点操纵的运输容器(例如集装箱)，例如在港口中用于从船舶转运到铁轨或载重车上或在货运站上用于从铁轨转运到载重车上或反之亦然。当前，在此用来运输的货物被存放在标准化的集装箱、所谓的ISO集装箱中，所述集装箱同样适用于在三种运输模式：道路、轨道、水路中进行运输。龙门起重机的构造和工作原理充分已知并且例如在US2007/0289931A1中借助“ship-to-shore-Krans”(船对岸起重机)来描述。起重机具有承载结构或龙门架，在该龙门架上设置有悬臂。在此，具有轮子的龙门架例如可运动地设置在轨道上并且可以沿一个方向运动。悬臂与龙门架固定地连接，并且在悬臂上又设置有沿着悬臂可运动的吊运车(一般性地是承载元件)。为了接纳负载、例如ISO集装箱，吊运车借助绳索与负载接纳元件、例如所谓的吊具连接。为了接纳和操纵负载，负载接纳元件可以借助绳索绞盘抬升或下降，在这里借助分别用于两个绳索的两个绳索绞盘。负载接纳元件也可以与大小不同的负载相匹配。
为了提高物流过程的经济性，此外要求非常迅速地转运货物，也就是说例如运货船舶的非常迅速的装货和卸货过程以及负载接纳元件和龙门起重机总体的相应快速的运动过程。相同内容当然类似地也适用于其他的起重或输送设备。但是，负载的这种快速的运动过程可导致：形成负载接纳元件的不期望的振动，所述振动又延迟操纵过程，因为负载不能精确地安放在所设置的位置上。在此，可出现负载接纳元件的转动振动、亦即负载围绕竖轴线(扭转)、纵轴线(纵倾)和/或横轴线(横倾)的振动，其中，在起重设备中典型地出现围绕竖轴线的转动振动或该转动振动是重要的。同样，悬置在绳索上的负载接纳元件通过运动过程也可以沿起重设备的部件、例如吊运车和/或龙门架的运动方向偏转，这同样可导致负载接纳元件的摆动振动(所谓的摇摆)。
由于起重设备的结构上的构造，关于负载接纳元件涉及弱减振的或不减振的可振动的机械***。这意味着，该机械***的可振动的部件不具有固有阻尼或仅具有弱的固有阻尼，从而出现的振动不被减振或仅被非常弱地减振。在此，该机械***的可振动的部件的运动可以通过二阶微分方程(在***理论中经常也被称为PT2环节)或更高阶的微分方程来描述。当然除了起重设备以外还存在其他的具有或没有阻尼的可振动的机械***，例如机械***具有在被驱动的、运动的部件上摆动地悬挂的负载作为可振动的部件。在此，负载的运动可以利用二阶微分方程来描述。运动的部件可以例如是输送设备的运输工具，例如用于输送负载的长定子线性马达的运输工具、例如在EP3109998A1或EP3243772A1中描述的那样。在此，摆动件也可以实施为刚性的、固定地夹入运输工具上的可弯曲的臂。可弯曲的臂的运动又可以利用二阶微分方程来描述。对此的示例还有具有其中存在液体的容器的运动的运输工具，该液体由于运动而晃动。在此，液体的运动能以良好的逼近通过二阶微分方程来描述。在这种情况下，也可以涉及输送设备的运输工具、例如长定子线性马达。也可设想其组合，亦即例如具有晃动的液体的摆动地悬挂在运动的运输工具上的容器。明显的是，存在这种可振动的机械***的填充，其中，机械***的可振动的部件的运动可以利用至少二阶的微分方程来描述。
除了机械的可振动的***以外，当然也还存在其他的可振动的技术***，例如电的可振动的***(电振荡回路)或液压的或气动的可振动的***。这种振动也可以以类似的方式通过二阶微分方程或更高阶的微分方程描来述。
一般性地，本发明涉及如下可振动的技术***，所述可振动的技术***可以通过物理参数、如运动自由度、电压、电流、压力，体积流量或质量流量等来描述，其中，至少一个物理参数(被称为振动参数)可以被激励成周期性振动。借助至少一个致动器、例如机械的***(例如起重设备或长定子线性马达)的运动的部件的驱动装置、液压泵、电压源或电流源等，可以从外部对可振动的技术***产生影响，以便影响振动参数。所述至少一个振动参数的振动可以数学/物理地通过二阶微分方程或更高阶的微分方程来描述。这种振动在正常的运行中通常是不期望的，并且因此应被补偿。
为了在可振动的技术***的运行中补偿振动参数的振动经常使用振动调节器，该振动调节器计算针对技术***的致动器的调整参数，以便影响用于对振动进行减振的振动参数。致动器可以视可振动的技术***的实施方案而定是各种各样的。在起重设备中例如可以计算吊运车(作为致动器)的速度作为调整参数，以便补偿沿吊运车的运动方向的摆动振动。在起重设备中，负载接纳元件的绳索的绳索长度同样可以作为调整参数来计算并且借助绳索长度调节单元(作为致动器)来调整，以便补偿转动振动。在长定子线性马达(作为致动器)的运输工具中，可以计算运输工具的要调整的速度作为调整参数，以便补偿摆动地悬挂的负载的摆动振动或者以便补偿在运输工具上的容器中的液体的晃动运动。在液压的***中，利用液压泵可以影响液压液体的压力和/或流量(作为调整参数)。在电气的***中，可以使用施加的电压和/或施加的电流作为调整参数。视可振动的技术***的实施方案而定当然还有其他的致动器和调整参数是可行的。
附加地，经常期望或必要的是，将可振动的技术***的振动参数调节到确定的预定的理论值、例如起重设备的负载接纳元件的确定的要达到的位置或转动角度、长定子线性马达的运输工具的位置、电气的振荡回路的初始电压、液压回路的液压压力等。这种振动参数调节可以与振动调节组合。在这种情况下，调整振动参数的理论值并且在此补偿振动参数围绕理论值的振动。
在每个技术***中，通过物理的预定值来约束针对致动器的调整参数。例如起重设备的吊运车的或长定子线性马达的运输工具的可达到的最大速度通过驱动装置的实施方案来约束。相同内容类似地也适用于绳索长度调节单元的可实现的调节范围或适用于任意的其他的机械致动器。利用液压泵可以实现仅一个最大压力和/或体积流量、或其时间导数。同样，利用电压源或电流源可以仅产生一个确定的电压或确定的电流。针对电动马达的物理约束的典型的示例是电动马达的引起速度约束的最大马达电压或引起加速度约束的最大马达电流。机械结构例如通过机械强度来约束，由此产生力约束。对于其他的致动器类型同样存在相应的物理约束。因此，由振动调节器、必要时与振动参数调节器相组合地计算的调整参数由于预定的约束条件而受到约束，并且致动器仅获得受约束的调整参数。但是在此经常也需要考虑调整参数的时间导数的约束，亦即调整参数可以或允许多快地改变。通过在计算调整参数之后在调节器中进行的调整参数约束，引入调整参数的关于时间的移动(相移)并且必要时也引入调整参数的值的约束。因此，尤其是在振动幅度大时，振动调节器不再能或仅能不充分地对振动参数的振动进行减振。在极端情况下(在相移相应大时)，振动可以甚至通过振动调节器利用调整参数约束来放大，这也可导致不稳定性。
在J.B.KLaassens等的“Modeling and Control of Container Cranes”，London:Cargo Systems，2000，第11-12页描述了一种用于集装箱起重机的振动调节器，该振动调节器应补偿摆动振动(摇摆)和转动振动(扭转)。为了减少调整参数约束的影响并且为了保证吊运车速度和吊运车加速度的约束的维持而规定，适应性地匹配调节器增益参数。然而没有详细阐述，这种适应性的匹配如何进行。
发明内容
本发明的目的在于消除、至少减少与在可振动的技术***的振动调节时的调整参数约束有关的问题。
所述目的通过如下方式实现：在调节规则中，为了计算调整参数考虑到调整参数的至少一个时间导数的约束。这种计算出的调整参数可以传输到致动器上以用于调整。因此，不再需要将计算出的调整参数之后再进行约束，而是计算出的调整参数(必要时在与其他的调整参数、例如由预控制得出的调整参数相加下)可以直接使用在致动器中，因为其中已经考虑到约束。在这种做法中，通过约束不产生相移，借此可以避免与此相关联的对调节的负面作用。
在一种优选的设计方案中，所述调节规则包含调节器参数，该调节器参数取决于调整参数的所述至少一个时间导数的约束。优选地，调节器参数是要引入到可振动的技术***中的阻尼，该阻尼能以这种方式与预定的约束相匹配。在此，特别有利的是，所述调节器参数取决于振动的振动幅度和/或振动的时间导数的幅度，因为借此所述调节器参数、特别优选地阻尼可以与当前的振动适应性地匹配。与在振动幅度较大时相比，这能例如在振动幅度较小时实现更强地减振，借此可以更迅速地补偿振动。
振动幅度可以测量，但是优选可以利用振动幅度观测器来计算，该振动幅度观测器由要调节的振动参数的实际值的和理论值的时间导数来计算振动的振动幅度和/或振动的时间导数的幅度。以这种方式可以取消用于测量幅度的附加的测量设备，因为振动幅度和导数的幅度可以由存在的测量参数来估计。
优选地，在计算调整参数时，考虑到可振动的技术***的死区时间，优选地其方式为，计算以死区时间处于将来的调节误差，并且在计算调整参数时考虑到所述将来的调节误差。在多个技术***中，死区时间可以是显著的。通过考虑死区时间可以明显改善振动调节的调节质量。
优选地，实施预控制装置，该预控制装置由振动参数的理论值计算预控制调整参数，该预控制调整参数为了求取针对致动器的调整参数与由振动调节器计算的调整参数相加。通过预控制装置，振动调节器仅须再补偿较小的调节误差，从而能够改善调节的动态特性。
特别有利地，实施振动参数调节器，该振动参数调节器将要调节的振动参数的理论值与振动参数的终值之间的偏差补偿，该终值作为振动参数的在振动被补偿之后达到的值。因此，实现振动调节器与振动参数调节器的优选的脱耦，借此通过振动参数调节不影响振动调节器的调节行为。为此，终值可以简单地在终值观测器中计算，该终值观测器计算要调节的振动参数的振动的恒定分量(Gleichanteil)作为终值。
附图说明
随后参照示例性地、示意性地且非限制性地示出本发明的优选的设计方案的图1至6详细阐释本发明的主题。图中：
图1示出起重设备作为可振动的技术***的示例，
图2示出起重设备的负载接纳元件的振动自由度，
图3示出技术***的具有振动参数的振动调节的运行调节器，
图4示出起重设备的具有振动调节、预控制、振动参数调节和绳索长度调节器的运行调节器，
图5示出具有振动幅度观测器的振动调节器，以及
图6示出具有终值观测器的振动参数调节器。
具体实施方式
如开头已经提到的那样，按照本发明的振动调节原则上可以应用于如下每个可振动的技术***，在所述可振动的技术***中，技术***的振动参数的振动可以通过至少二阶的微分方程来描述。振动参数是随时间可变的物理参数，例如速度、加速度、电流、电压、压力、流量等，利用它们可以描述可振动的技术***的随时间变化的行为。示例性地且非限制性地，随后借助起重设备作为可振动的技术***1的示例来描述本发明，其中，以下的实施方案可以类似地转用到具有振动参数的每个另外的可振动的技术***上。
图1示出呈龙门起重机的形式的起重设备，该龙门起重机例如被用于在港口中给船舶进行装货和卸货。起重设备具有承载结构3，该承载结构或是固定地或是可运动地设置在地面上。在可运动的布置结构的情况下，承载结构3可以例如沿Y方向可移动地设置在轨道上。承载结构3具有悬臂4，该悬臂与承载结构3固定地连接。在所述悬臂4上通常设置有承载元件5，该承载元件可沿悬臂4的纵向方向、亦即在所示出的示例中沿X方向运动。承载元件5例如可以借助滚子可运动地支承在悬臂4上的引导部中。承载元件5通常借助保持元件6、例如绳索或带与用于接纳负载8的负载接纳元件7连接。保持元件6通常实施为绳索，其中，在大多数情况下四个保持元件6设置在承载元件5上，但是也可以设有更多或更少的保持元件6。因此，负载接纳元件7经由保持元件6摆动地设置在可运动的承载元件5上并且因此是可振动的。
为了接纳负载8、例如集装箱，在承载元件5与负载接纳元件7之间的绳索长度lH能够借助升降驱动装置2来调节，如在图1中例如沿z方向示出的。因此，负载接纳元件7可以以升降速度vH升降、亦即沿z方向运动。当保持元件6实施为绳索时，绳索长度lH通常借助一个或多个绳索绞盘来调节。承载元件5可以在悬臂4上借助承载元件驱动装置9以承载元件速度vT运动。一般来说，承载元件5是可振动的技术***的运动的部件，而与该承载元件连接的负载接纳元件7是可振动的技术***1的可振动的部件。承载元件5的承载元件位置xT和负载接纳元件7的负载位置xL分别参照所给定的坐标系。由于负载接纳元件7的可能的摆动振动(在图1中虚线地示出)，负载接纳元件7偏转了角度θ并且承载元件位置xT和负载位置xL通常不相一致。当然沿其他方向、亦即例如沿Y方向的摆动振动也是可行的，在承载结构3运动时沿Y方向或沿z方向，其中，各个振动也可以叠加。
附加于负载接纳元件7的摆动振动也可以出现负载接纳元件的转动振动7，如借助图2a和2b所阐释的那样。弯曲的双箭头表示负载接纳元件7围绕相应的轴线可实现的转动。在此，可实现围绕X轴线(横倾)、Y轴线(纵倾)和z轴线(扭转)的转动。在图2中示出围绕z轴线(亦即围绕竖轴线)转动了角度β的转动。
一般来说，出现技术***1的一个振动参数的振动。在来自图1的起重设备的实施例中，在技术***1的负载接纳元件7的至少一个运动自由度(X、Y、Z或围绕所述三个轴线中的一个轴线的转动振动)上出现振动作为振动参数y。明显的是，可以同时出现多个振动参数的振动、例如沿X方向的摆动振动和围绕起重设备的竖轴线的转动振动。
可振动的技术***1(例如起重设备)的振动参数y的振动可以通过内部或外部激励来引起。内部激励由技术***的运行、例如通过起重设备的运动的部件(承载结构3和/或承载元件5)的运动的或通过不均匀地分布的负载8来得到。外部激励可以是外部影响、例如绞盘。这种振动在技术***1的运行中是干扰的，例如因为借此起重机***的可实现的生产量降低或因为不受控制的振动对于操作人员和/或负载构成危险，并且要在运行中进行补偿。在此，“补偿”意味着，优选尽可能迅速地降低出现的振动幅度。为此，对于技术***1设有运行调节器10(硬件和/或软件)，具有振动调节器11的按照本发明的振动调节单元16在该运行调节器中实施，该振动调节器补偿所述至少一个振动参数y的这种振动，并且该振动调节器借助图3一般性地阐释。运行调节器10可以在独立的硬件上实施，但是也可以作为硬件在技术***1的设施控制单元中实施。
为了振动调节，对于振动调节器11可以在调节的每个时间步骤中预定针对相应要调节的振动参数的理论值yset。但是振动调节器11通常不需要理论值yset，因为利用振动调节器11仅补偿振动。在调节的每个时间步骤中，振动调节器11计算控制参数u的新的值。对于起重设备中的如图2a、2b中所示出的转动振动，理论值yset例如可以是理论转动角度βset，通常是为零的角度。在如图1中所示出在起重设备中摆动振动的情况下，这例如是理论偏转角度θset，通常是为零的角度。但是由于按照关系式
Figure BDA0002278199360000091
偏转角度θ与负载位置xL、承载元件位置xT和绳索长度lH成比例(相同内容类似地也适用于Y方向)，因此理论负载位置xLset也可以直接被用作理论值yset。由于在起重设备中优选调节负载位置xL(yL)，因此这是有利的。振动参数y于是可以是负载位置xL(yL)。当补偿多个振动，则理论值yset也可以是具有多个输入的向量，所述多个输入例如是理论转动角度β和理论负载位置xLset(yset)。
实际值yact在可振动的技术***1上测量亦或由所测量的或其他可用的参数来计算，例如在充分已知的观测器中计算。实际值yact被输送给振动调节器11，振动调节器由该实际值并且由理论值yset根据所实施的调节规则(通常软件)来计算调整参数u，利用该调整参数来操控可振动的技术***1的致动器15。以类似的方式，实际值yact在多个振动参数y时可以是具有多个用于所需要的实际值的输入的向量。致动器15例如是承载元件驱动装置9，该承载元件驱动装置调整承载元件速度vT作为调整参数u，以便对沿X方向的摆动振动产生影响。致动器15也可以是绳索长度调节单元或升降驱动装置2，以便调节至少一个保持元件6的绳索长度lH，以便对围绕竖轴线的转动振动产生影响。在这种情况下，调整参数u可以是所述至少一个保持元件6的调节速度vS或调节位置。多个致动器15也是可行的。在可振动的技术***1的其他的实施方案中，当然也可设想其他的理论值yset、实际值yact、调整参数u和/或致动器15。
在运行调节器10中也还可以实施其他的调节器(通常作为硬件和/或软件)，如借助图4详细阐释的那样。在预控制装置12中可以由理论值y计算预控制调整参数uV、例如承载元件速度vTV或绳索调节的调节速度vSV。为此，可以实施任意的预控制规则，该预控制规则由理论值yset计算预控制调整参数uV，亦即uV＝f(yset)。在预控制装置12中还可以根据预控制装置12的具体的实施来考虑技术***1的确定的物理参数的另外的测量值或估计值。为此，理论值yset也可以是具有多个向量元素的向量，例如理论负载位置xLset(也沿多个方向x、y、z)或转动角度β和理论值yset的时间导数、即例如
Figure BDA0002278199360000101
(速度)、
Figure BDA0002278199360000102
(加速度)、
Figure BDA0002278199360000103
(急动度)和/或
Figure BDA0002278199360000104
(痉挛度)和必要时也还有更高阶的导数。预控制调整参数uV于是如通常那样与由振动调节器11计算的调节器调整参数uR相加，以便计算用于机械***1的致动器15的调整参数u。在此，振动调节器11仅须再补偿小的、在预控制之后剩余的调节偏差。
同样，绳索长度调节器13(通常软件)可以在起重设备中实施，该绳索长度调节器由理论值yset计算用于绳索长度调节的调整参数uS，例如经由绳索长度调节单元作为致动器15进行绳索长度调节。当然在其他的技术***中，不设有绳索长度调节器13，或通过调节其他的要调节的参数来替代。为了调节绳索长度lH也可以在预控制装置12中计算用于绳索长度调节的预控制调整参数，所述预控制调整参数然后与在绳索长度调节器13中计算的调整参数相加成调整参数uS。
此外，振动参数调节器14也可以在振动参数调节单元19中实施，该振动参数调节器例如根据所实施的调节规则必要时也沿多个方向X、Y，调节可振动的技术***1的运动的部件、即例如承载元件5的位置或长定子线性马达的运输工具的位置。在没有振动参数调节器14的情况下，仅补偿振动参数y的干扰的振动、亦即例如仅补偿负载接纳元件7在当前的位置中的摆动振动和/或转动振动。利用所述振动参数调节器14附加地还将振动参数y、例如负载位置xL(yL)调整到预定的理论值(该理论值包含在yset中)。由振动参数调节器14计算的调整参数uP可以与其他的调整参数uV、uR相加，以便获得用于所述至少一个致动器15的调整参数u。预控制装置12和振动参数调节器14可以与振动调节器11任意组合。也不重要的是，各个调节器是所有还是部分地作为具有相应的软件的独立的硬件实施或调节器是所有还是部分地作为在一个共同的硬件上的软件实施。随后详细地阐释各个调节器。
明显的是，根据技术***1的实施方案和/或根据实施或调整哪个调节器，致动器15也可以由多个不同的致动器构成。
用于振动参数、例如负载位置xL或转动角度β的理论值yset可以在调节的每个时间步骤预定、通常在1至100毫秒的范围内预定。但是对于振动参数作为理论值yset也可以定义一个轨迹。在此，所述轨迹不仅包含振动参数随时间的走向、例如位置或角度预定值随时间的走向，而且包含动态参数(运动学)随时间的走向、亦即振动参数随时间的走向的时间导数。所述轨迹可以例如在起重设备中使用，以便负载接纳元件7从初始位置沿着确定的路径并且以确定的运动学特性运动至终端位置。轨迹尤其是被应用在起重设备中，以便使负载接纳元件7尽可能迅速且可靠地从初始位置运动至终端位置。
为了设计振动调节器11，首先需要要调节的区间的模型、亦即要调节的振动参数y的振动的模型。作为技术***1的起重设备的负载接纳元件7的运动可以例如一般性地在状态空间图中利用如下形式的状态空间的***方程来建模。
Figure BDA0002278199360000111
所述模型由对作为技术***1的可振动的部件的负载接纳元件7的振动的数学建模来得到。其中y表示在一个运动自由度中的要调节的振动参数y，亦即例如负载位置xL(yL)或转动角度β。u是调整参数，例如承载元件5的承载元件速度vT或保持元件6的调节速度vS。iB是已知的区间增益，ξ0是***阻尼并且ω0是固有频率。因此，这些参数是可振动的技术***1的***参数并且由技术***1的具体的实现方案来得到并且可以作为已知条件。这些***参数或是已给定或是已知或是也可以利用已知的***识别方法来求取、例如借助参数估计方法来求取。在此，技术***1被激励并且分析响应，以便估计***参数。这原则上适用于每个可振动的技术***1。固有频率ω0在起重设备的负载接纳元件7中取决于绳索长度lH并且可以根据绳索长度lH来保存(例如作为特征曲线或特征区)或计算。对于摆动振动，固有频率
Figure BDA0002278199360000121
利用重力加速度g得到。对于转动振动可以识别并保存对于不同的绳索长度lH的固有频率ω0。
当然，对于其他的可振动的技术***1也可以产生用于可振动的部件的运动、亦即用于振动参数y的其他的***方程。同样，不需要在状态空间中对技术***1进行建模。因此，上面的***方程仅仅是示例性的并且用于阐释本发明。
对于作为基础的***方程，现在要设计具有期望的调节规则的振动调节器11，这可以利用充分已知的调节技术的方法、例如一组阿克曼方法、极预定方法、频率特征曲线方法等来进行。
按照本发明，基于***方程设计具有如下调节规则的振动调节器11，该调节规则计算调整参数u，以便补偿振动、亦即减振。优选地，设计如下振动调节器11，该振动调节器引入期望的阻尼ξset，以便对弱减振或不减振的可振动的技术***1进行减振。因此，一般性地得到形式为u＝f(ξset)的用于振动调节器11的调节规则，例如针对上面的***方程
Figure BDA0002278199360000122
其中yset表示要调节的振动参数y的理论值，该理论值例如在yset中预定。对于其他的***方程，当然也产生其他的调节规则。
如开头阐释的那样，利用振动调节器11计算的调整参数u(uR)和/或调整参数u的时间导数经常出于物理原因根据致动器15的实施而受约束，亦即例如umin≤u≤umax并且
Figure BDA00022781993600001315
这种约束可导致不期望的调节行为并且导致不稳定。为了绕开该问题，按照本发明不使由振动调节器11计算的调整参数u如迄今那样在之后受到约束，而是将调整参数u的至少一个时间导数
Figure BDA0002278199360000131
n≥1的约束
Figure BDA0002278199360000132
在计算调整参数u时直接考虑在振动调节器11的调节规则中，亦即例如
Figure BDA0002278199360000133
或在引入阻尼ξset的调节器中为
Figure BDA0002278199360000134
Figure BDA0002278199360000135
例如调整参数u的一阶时间导数
Figure BDA00022781993600001316
的约束。因此，由振动调节器11计算的调整参数u直接取决于调整参数u的时间导数的至少一个约束。通常，调整参数u也是调节误差e的函数，该调节误差又由理论值yset和实际值yact或其时间导数来产生(通常它们的差)。
为此，要说明的是，所述约束不必必然地是具有上界限和下界限的范围，而是可设想仅一个上界限或下界限，由此仅需考虑最大或最小约束并且相应地不省去在计算u时存在的约束。
通过在调整参数u的计算中直接地考虑调整参数u的时间导数
Figure BDA0002278199360000136
的约束
Figure BDA0002278199360000137
省去在之后的约束时与此相关联的负面作用。这样计算出的调整参数u已满足约束，因此计算出的调整参数u之后不必再受到约束。优选地，附加也可以将调整参数u本身的约束、亦即umin和/或umax考虑在调整参数u的计算中，亦即例如
Figure BDA0002278199360000138
Figure BDA0002278199360000139
或在具有阻尼ξset的调节规则中也是
Figure BDA00022781993600001310
Figure BDA00022781993600001311
在调节规则中也可以以其他方式考虑调整参数u的至少一个时间导数的约束
Figure BDA00022781993600001312
在一种可行的设计方案中，振动调节器11的调节规则包含至少一个调节器参数RP，该调节器参数取决于调整参数u的所述至少一个时间导数的约束
Figure BDA00022781993600001313
和/或
Figure BDA00022781993600001314
并且必要时也取决于调整参数u的其他的约束umin和/或umax，亦即例如
Figure BDA0002278199360000141
Figure BDA0002278199360000142
振动调节器11的调节器参数RP可以附加地还取决于如下***状态，该***状态表征技术***1的要调节的振动参数(例如xL、yL、β)的振动，例如振动幅度A和/或振动幅度A的至少一个时间导数
Figure BDA0002278199360000143
n≥1。
在一种优选的设计方案中，调整参数u的所述至少一个时间导数的约束
Figure BDA0002278199360000144
和/或
Figure BDA0002278199360000145
和必要时还有调整参数u的约束umin和/或umax本身被用于具有阻尼ξset(作为振动调节器11的调节器参数RP)的调节规则中，以便匹配调节规则中的阻尼ξset。因此，阻尼ξset和因此还有借此而计算的调整参数u本身取决于调整参数u的约束，亦即
Figure BDA0002278199360000146
其中，在此，又至少考虑到调整参数u的至少一个时间导数
Figure BDA0002278199360000147
n≥1的约束
Figure BDA0002278199360000148
振动调节器11的调节规则于是为
Figure BDA0002278199360000149
其中，umin、umax又是可选的。因此，调整参数u又取决于调整参数u的至少一个时间导数
Figure BDA00022781993600001410
n≥1的至少一个约束
Figure BDA00022781993600001411
在这种情况下，上面的调节规则可以例如作为
Figure BDA00022781993600001412
使用，其中，调整参数u的一阶导数和调节误差以
Figure BDA00022781993600001413
的形式来约束。
阻尼ξset或一般性地调节器参数RP优选取决于技术***1的要调节的振动参数y(例如xL、yL、β)的至少一个时间导数的振动幅度A和/或幅度An，n≥1来匹配，亦即
Figure BDA00022781993600001414
其中，又不必包含所有项，但是至少包含具有振动参数y的时间导数的振动幅度A或幅度An的一项和调整参数u的时间导数的至少一个约束。当当前的振动幅度A是小的时，可以比在振动幅度A更大时更强地减振，借此阻尼ξset、或一般性地调节器参数RP可以适应性地与相应的振动状态相匹配。
当前的振动幅度A可以或是利用适合的测量传感器来测量、例如借助用于检测和分析振动的摄像头***来测量，或是可以利用振动幅度观测器17来估计。振动幅度观测器17可以集成在振动调节单元16中(如图5中那样)，例如作为在一个共同的硬件上的软件来实施，或者也可以作为单独的硬件和软件来实施。
振动幅度观测器17可以以不同的方式实施，例如作为卡尔曼滤波器来实施。在一种优选的设计方案中使用振动幅度观测器17，该振动幅度观测器由实际值yact和理论值yset的时间导数来估计最大振动幅度A和/或(视需求而定)估计振动参数y的时间导数的幅度。为此，使用针对要调节的振动参数y的一阶时间导数和二阶时间导数的调节误差的正弦振动的方程，以
Figure BDA0002278199360000151
和
Figure BDA0002278199360000152
为形式。由此，可以简单地计算振动参数y的时间导数最大振动幅度A和幅度An，并且得出A3＝A2ω0＝A1ω0 2＝Aω0 3。
该方式的优点与振动调节器11的上面优选的调节规则一起得到阻尼ξset的主动引入，其中也存在有调节误差
Figure BDA0002278199360000153
该方式能实现简单地考虑在阻尼ξset中的最大振动幅度A，例如如下:
Figure BDA0002278199360000154
其中阻尼ξset0是振动调节器11的预定的或可预定的调整参数。当调整参数u的其他的时间导数
Figure BDA0002278199360000155
被约束时，当然要考虑其他的和/或附加的和/或更少的项，例如仅针对
Figure BDA0002278199360000156
或仅针对
Figure BDA0002278199360000157
或附加地针对
Figure BDA0002278199360000158
的项。因此，约束经由阻尼ξset直接引入到调整参数u在振动调节器11的调节规则中的计算中并且不再必须在之后使用。
该方式也可以被用于死区时间修正。可振动的技术***的死区时间Tt是在调整参数u的改变与实际值yact的相应改变之间所经过的时间，并且可以作为已知条件。死区时间Tt可以例如被测量或同样通过识别方法来求取。为了修正死区时间，计算以死区时间Tt处于将来的调节误差并且将该调节误差用于计算调整参数u。对于调节误差
Figure BDA0002278199360000161
选择算式
Figure BDA0002278199360000162
由此，可以由
Figure BDA0002278199360000163
算出当前的相位角
Figure BDA0002278199360000164
将来的调节误差
Figure BDA0002278199360000165
于是由
Figure BDA0002278199360000166
得到，其中，
Figure BDA0002278199360000167
针对上面描述的调节规则，调整参数u于是例如得出为
Figure BDA0002278199360000168
或一般性地得出为
Figure BDA0002278199360000169
或
Figure BDA00022781993600001610
或
Figure BDA00022781993600001611
或
Figure BDA00022781993600001612
Figure BDA00022781993600001613
其中，又不必包含所有分量umin、umax、
Figure BDA00022781993600001614
而是仅须包含约束的至少一个时间导数
Figure BDA00022781993600001615
在根据图5的实施例中，振动幅度观测器17由技术***1的实际值yact、和/或实际值yact的时间导数、和理论值yset，和/或实际值yset的时间导数、例如xL、
Figure BDA00022781993600001616
xT和ω0来计算振动参数y的关于时间的偏差的振动的最大振动幅度A和所需要的幅度An、例如A1、A2。这些最大振动幅度和所需要的幅度被使用在振动调节器11中，以便在调节规则中匹配阻尼ξset，例如在调节的每个时间步骤中或在调节的每个第x个时间步骤中进行匹配，并且由此计算调整参数u(uR)。当前的阻尼ξset也可以被输出，以便可以被使用在运行调节器10的其他的部件中。
振动参数调节器14可以实施为具有任意的调节规则，例如作为PD调节器，PI调节器或PID调节器或作为状态调节器来实施，并且应以已知的方式补偿在要调节的振动参数y的理论值yset(例如xLset、yLset、βset)的预定值与要调节的振动参数y的实际值yact之间的误差。这种调节器的设计充分已知。
在一种优选的设计方案中，在振动参数调节器14中不像通常那样补偿理论值yset与实际值yact之间的调节误差，而是补偿在振动参数的所估计的终值yend、例如在振动参数的振动被补偿之后所调整的估计的终端位置xLend、yLend或终端转动角度βend与理论值yset之间的偏差。因此，实现了适应于实际值yact的振动调节器11与振动参数调节器14的有利的脱耦，借此通过振动参数调节不影响振动调节器11的调节行为。
由于估计的终值yend不能直接测量，因此该估计的终值优选在终值观测器20中由技术***1的其他的存在的测量参数估计，如借助图6所阐释的那样。终值观测器20又能以不同的方式来实施。简单的实现方案可以例如实施为带阻滤波器，例如实施为陷波滤波器。但是优选地，实现状态观测器，该状态观测器将振动参数的终值yend作为要调节的振动参数y的恒定分量、例如xL、yL、β来观测。对于终值观测器20，于是又使用如下针对振动参数的振动的***方程，例如形式为
Figure BDA0002278199360000171
其中
Figure BDA0002278199360000175
表示要调节的振动参数y的交变分量。此外，包含阻尼ξset，该阻尼优选如所描述的那样在振动调节器11中适应性地匹配。最后一个具有理论值yset的时间导数的分量是可选的。在使用时，***性地考虑理论值yset、或具体来说理论值的时间导数，这相当于优选的预控制。对于该***方程，可以利用充分已知的方法设计扩展的卡尔曼滤波器，以便计算终值yend。
但是终值观测器20也可以利用和振动幅度观测器17类似的方式来设计，即例如
Figure BDA0002278199360000172
其具有交变分量
Figure BDA0002278199360000173
的幅度
Figure BDA0002278199360000174
由于***参数、尤其是固有频率ω0不必是恒定的，而是可以取决于其他的参数、如尤其是在起重设备中固有频率ω0取决于绳索长度lH，因此也可以有利地设计适应性的振动参数调节器14。在PID调节器中，例如包含(比例部分的)增益kp、(积分部分的)再调整时间TN和(微分部分的)提前时间TV作为振动参数调节器14的调节器参数，它们必须针对相应的要调节的技术***1来调整，以便保证稳定性和期望的调节行为。这些调节器参数通常取决于***参数，例如取决于***增益iB、***阻尼ξ0和/或固有频率ω0。对于适应性的振动参数调节器14，用于具有预定的***参数、例如具有iBref＝1和ω0ref＝1的基准***的调节器参数kp、TN、TV可以针对期望的调节行为(例如上升时间、过振动等)来调整，这引起基准调节器参数kp0、TN0、TV0。借助频率特征曲线方法例如可以由期望的上升时间和期望的过振动确定调节器参数kp0、TN0、TV0。调节器参数于是可以例如以如下形式：
Figure BDA0002278199360000181
来计算并且因此与相应的***条件、尤其是绳索长度lH匹配。对于其他的调节规则、例如PI调节器，或其他的相关性可以采取类似做法。
对于利用振动参数调节器14计算的调整参数uP，又可以考虑调整参数u的约束。当振动参数调节与预控制装置12相组合时，得到仅非常小的调整参数uP。因此，可能的约束几乎不被实现，因此当约束被应用到所计算的调整参数uP上或完全不被考虑时，在这种情况下不构成问题。
对于运行调节器10的不同的调节器和部件需要要调节的振动参数y的实际值yact、以及所述振动参数的时间导数、尤其是
Figure BDA0002278199360000182
(亦即速度)和
Figure BDA0002278199360000183
(亦即加速度)，可能还需要更高阶的导数。要调节的振动参数y例如又是负载位置xL(yL)或转动角度β或长定子线性马达的运输工具的位置或电压或液压压力。所需要的实际值yact或是可以在技术***1上利用适合的测量传感器来测量，或是在状态观测器18中由其他的测量参数估计。状态观测器18在不同的设计方案中充分已知，例如作为卡尔曼滤波器、扩展的卡尔曼滤波器或Luenberger观测器。对于状态观测器18又可以写出针对技术***1的振动参数y的***方程，对于沿X方向的具有负载位置xL的摆动振动，例如为
Figure BDA0002278199360000191
对于起重设备或其他的技术***1的其他运动自由度，得到类似的***方程。对于这些***方程，状态观测器18便可以利用已知的方法来设计、例如卡尔曼滤波器。这种状态观测器18于是由可振动的技术***1的运动的部件的存在的测量参数、例如负载位置xL和位置xT(或由其他的测量参数)来计算振动参数的一阶时间导数和二阶时间导数
Figure BDA0002278199360000192
(必要时还有更高阶的导数)，例如负载位置的一阶时间导数和二阶时间导数
Figure BDA0002278199360000193
对于其他的运动自由度或其他的振动参数y可以采取类似做法。
振动调节器11当然也可以补偿技术***1的多个振动参数y的振动，例如沿X方向的摆动振动和围绕起重设备的竖轴线的转动振动。为此，对于至少一个、优选对于所有要调节的振动参数y，振动调节器11如上面所描述的那样实施。当然，对于每个或对于多个要调节的振动参数y也可以设有具有振动调节器11的自有的振动调节器单元16。

Claims (17)

1.用于利用具有调节规则的振动调节器(11)来补偿可振动的技术***(1)的至少一个要调节的振动参数(y)的振动的方法，所述调节规则由所述要调节的振动参数(y)的理论值(yset)和实际值(yact)和/或理论值(yset)的时间导数和实际值(yact)的时间导数来计算用于所述可振动的技术***(1)的致动器(15)的调整参数(u)，其特征在于，在调节规则中，为了计算所述调整参数(u)考虑到调整参数(u)的至少一个时间导数的约束
Figure FDA0002278199350000011
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节规则包含调节器参数RP，所述调节器参数取决于调整参数(u)的至少一个时间导数的约束
Figure FDA0002278199350000012
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节规则包含要引入到所述可振动的技术***(1)中的阻尼(ξset)作为调节器参数RP。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述调节器参数RP取决于***状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节器参数RP取决于振动的振动幅度(A)和/或所述振动的时间导数的幅度(An)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，实施振动幅度观测器(17)，所述振动幅度观测器由要调节的振动参数(y)的理论值的时间导数
Figure FDA0002278199350000013
和振动参数的实际值的时间导数
Figure FDA0002278199350000014
和/或振动参数的实际值(yact)和理论值(yset)来计算所述振动的振动幅度(A)和/或所述振动的时间导数的幅度(An)。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在计算调整参数(u)时，考虑所述可振动的技术***(1)的死区时间(Tt)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算以所述死区时间(Tt)处于将来的调节误差(et)，并且在计算调整参数(u)时考虑该将来的调节误差(et)。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，实施预控制装置(12)，该预控制装置由所述振动参数(y)的理论值(yset)和/或由振动参数的理论值的至少一个时间导数
Figure FDA0002278199350000021
来计算预控制调整参数(uV)，将该预控制调整参数与由振动调节器(11)计算的调整参数(uR)相加，以用于求取用于致动器(15)的调整参数(u)。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，实施振动参数调节器(14)，该振动参数调节器将在所述要调节的振动参数(y)的理论值(yset)与振动参数(y)的终值(yend)之间的偏差补偿，该终值作为振动参数(y)的在振动被补偿之后达到的值。
11.根据权利要求10述的方法，其特征在于，在终值观测器(20)中计算所述终值(yend)，该终值观测器计算要调节的振动参数(y)的振动的恒定分量作为终值(yend)。
12.振动调节器，用于补偿可振动的技术***(1)的至少一个要调节的振动参数(y)的振动，其中，在振动调节器(11)中实施调节规则，该调节规则由要调节的振动参数(y)的理论值(yset)和实际值(yact)和/或由振动参数的理论值(yset)的时间导数和振动参数的实际值(yact)的时间导数来计算用于可振动的技术***(1)的致动器(15)的调整参数(u)，其特征在于，所述调节规则为了计算调整参数(u)考虑到调整参数(u)的至少一个时间导数的约束
Figure FDA0002278199350000022
并且所述振动调节器(11)将计算出的调整参数(u)传输给致动器(15)以用于调整。
13.根据权利要求12所述的振动调节器，其特征在于，所述调节规则包含调节器参数RP，该调节器参数取决于调整参数(u)的至少一个时间导数的约束
Figure FDA0002278199350000031
14.根据权利要求13所述的振动调节器，其特征在于，所述调节器参数RP取决于振动的振动幅度(A)和/或所述振动的时间导数的幅度(An)。
15.根据权利要求14所述的振动调节器，其特征在于，设有振动幅度观测器(17)，该振动幅度观测器由要调节的振动参数(y)的实际值(yact)的时间导数
Figure FDA0002278199350000032
和振动参数的理论值(yset)的时间导数
Figure FDA0002278199350000033
和/或振动参数的实际值(yact)和理论值(yset)来计算振动的振动幅度(A)和/或所述振动的时间导数的幅度(An)。
16.根据权利要求12至15之一所述的振动调节器，其特征在于，设有预控制装置(12)，该预控制装置由振动参数(y)的理论值(yset)和/或由振动参数的理论值的至少一个时间导数
Figure FDA0002278199350000034
来计算预控制调整参数(uV)，该预控制调整参数与由振动调节器(11)计算的调整参数(uR)相加，以用于求取用于致动器(15)的调整参数(u)；和/或设有振动参数调节器(14)，该振动参数调节器将要调节的振动参数(y)的理论值(yset)与振动参数(y)的终值(yend)之间的偏差补偿，该终值作为振动参数(y)的在振动被补偿之后达到的值。
17.根据权利要求16所述的振动调节器，其特征在于，设有终值观测器(20)，该终值观测器计算要调节的振动参数(y)的振动的恒定分量作为终值(yend)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113353803A (zh) * 2021-06-30 2021-09-07 日照钢铁控股集团有限公司 一种旋流井行车自动精确快速定位控制方法
CN114572842A (zh) * 2022-03-24 2022-06-03 江苏苏港智能装备产业创新中心有限公司 一种抑制抓斗摇摆的控制方法、装置、设备及存储介质
CN116969331A (zh) * 2023-09-21 2023-10-31 华侨大学 一种五次多项式平滑自定义轨迹精度并联起重机

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4186848B1 (de) 2021-11-30 2024-05-15 B&R Industrial Automation GmbH Trajektorienplanung mit flexibler umplanungsfunktionalität - hindernis
EP4186847B1 (de) 2021-11-30 2024-05-08 B&R Industrial Automation GmbH Trajektorienplanung mit flexibler umplanungsfunktionalität - geänderter endpunkt

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224664A (en) * 1991-07-22 1993-07-06 United Technologies Corporation Adaptive control system input limiting
EP0578280B1 (fr) * 1990-07-18 1996-05-29 Caillard Procédé de contrÔle de déplacement d'une charge pendulaire et dispositif pour sa mise en oeuvre
DE10064182A1 (de) * 2000-10-19 2002-05-08 Liebherr Werk Nenzing Kran oder Bagger zum Umschlagen von einer an einem Lastseil hängenden Last mit Lastpendelungsdämpfung
US20020158036A1 (en) * 2001-03-05 2002-10-31 Chong-Jin Ong Anti-sway control of a crane under operator's command
US20070289931A1 (en) * 2005-06-28 2007-12-20 Abb Ab Load control device for a crane
CN101585498A (zh) * 2008-05-21 2009-11-25 马尼托沃克起重机集团（法国）公司 电子液压泄漏补偿装置
CN101615039A (zh) * 2008-06-25 2009-12-30 株式会社Ihi 减振定位控制方法及装置
KR20130005029A (ko) * 2011-07-05 2013-01-15 유기열 크레인의 진동 제어장치 및 방법
CN103032517A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 西门子公司 不进行直接的加速度检测的主动减振器
CN104129713A (zh) * 2014-07-11 2014-11-05 浙江工业大学 一种离线的桥式吊车轨迹控制方法
CN104671090A (zh) * 2013-11-28 2015-06-03 西门子公司 用于影响起重机上所吊挂重物的运动的方法
CN105045270A (zh) * 2015-06-17 2015-11-11 北京控制工程研究所 一种基于振动补偿与状态反馈的刚柔***姿态控制方法
CN105717947A (zh) * 2014-12-18 2016-06-29 依维柯马基路斯公司 控制空中装置的方法和有实现此方法的控制器的空中装置
US20160380562A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Ges.M.B.H. Method and long stator linear motor for transferring a transport unit at a transfer position
EP3251986A1 (de) * 2016-05-31 2017-12-06 B&R Industrial Automation GmbH Verfahren zum betreiben eines langstatorlinearmotors
EP3305710A1 (fr) * 2016-10-05 2018-04-11 Manitowoc Crane Group France Procédé de commande de grue anti-ballant à filtre du troisième ordre
CN108502723A (zh) * 2018-03-30 2018-09-07 山东建筑大学 起重机回转且变幅运动时消除起重臂振动的方法和***

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2708920B1 (fr) * 1993-08-13 1995-10-13 Caillard Procédé de contrôle de balancement d'une charge pendulaire et dispositif de mise en Óoeuvre du procédé.
JPH07234727A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Komatsu Ltd 作業機の振動抑制装置およびその方法
US5960969A (en) * 1996-01-26 1999-10-05 Habisohn; Chris Xavier Method for damping load oscillations on a crane
US5908122A (en) * 1996-02-29 1999-06-01 Sandia Corporation Sway control method and system for rotary cranes
EP0931283B1 (de) * 1996-10-08 2001-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und regelungsstruktur zur momentenvorsteuerung numerisch geregelter, elastischer und damit schwingungsfähiger mehrmassensysteme
ES2158637T3 (es) * 1998-09-08 2001-09-01 Palfinger Ag Grua.
US7845087B2 (en) * 1999-12-14 2010-12-07 Voecks Larry A Apparatus and method for measuring and controlling pendulum motion
US7832711B2 (en) * 2004-11-19 2010-11-16 Sintokogio, Ltd. Control system for transfer means
KR20080040624A (ko) * 2005-04-22 2008-05-08 소렌슨 칼리드 리프 크레인에서 위치설정을 향상시키고 케이블의 흔들림을감소시키는 데에 적용되는 다중상태 제어를 위하여 피드백및 명령이 조합된 쉐이핑 제어기
US7831333B2 (en) * 2006-03-14 2010-11-09 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Method for the automatic transfer of a load hanging at a load rope of a crane or excavator with a load oscillation damping and a trajectory planner
DE102006015359B4 (de) * 2006-04-03 2011-05-19 Siemens Ag Betriebsverfahren für eine Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element sowie Datenträger und Steuereinrichtung zur Realisierung eines derartigen Betriebsverfahrens
ITMI20061460A1 (it) * 2006-07-26 2008-01-27 Techint Spa Dispositivo di aggancio per sistemi di movimentazione di cilindri di laminazione
DE102006048988A1 (de) * 2006-10-17 2008-04-24 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh, Nenzing Steuerungssystem für einen Auslegerkran
US7367464B1 (en) * 2007-01-30 2008-05-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pendulation control system with active rider block tagline system for shipboard cranes
WO2008145122A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Vestas Wind Systems A/S A system for damping oscillations in a structure
DE102008024513B4 (de) * 2008-05-21 2017-08-24 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Kransteuerung mit aktiver Seegangsfolge
DE102008025298B4 (de) * 2008-05-27 2010-12-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Vertikalschwingungen bei einem Hubschrauber mit angehängter Außenlast
NO337712B1 (no) * 2010-03-24 2016-06-06 Nat Oilwell Varco Norway As Anordning og fremgangsmåte for å redusere dynamiske laster i kraner
WO2011133971A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Georgia Tech Research Corporation Crane control systems and methods
FI20115922A0 (fi) * 2011-09-20 2011-09-20 Konecranes Oyj Nosturin ohjaus
DE102012004803A1 (de) * 2012-03-09 2013-09-12 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Kransteuerung mit Antriebsbeschränkung
DE102012004914A1 (de) * 2012-03-09 2013-09-12 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Kransteuerung mit Seilkraftmodus
US9278829B2 (en) * 2012-11-07 2016-03-08 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and system for controlling sway of ropes in elevator systems by modulating tension on the ropes
US9321614B2 (en) * 2014-01-17 2016-04-26 Mi-Jack Products, Inc. Crane trolley and hoist position homing and velocity synchronization
DE102014008094A1 (de) * 2014-06-02 2015-12-03 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Verfahren zum Steuern der Ausrichtung einer Kranlast und Auslegekran
EP3056464A1 (de) * 2015-02-11 2016-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierte Kransteuerung mit Berücksichtigung von last- und positionsabhängigen Messfehlern
US9862570B2 (en) * 2016-03-10 2018-01-09 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Controlling sway of elevator cable connected to elevator car
AT518618B1 (de) 2016-05-09 2021-10-15 B & R Ind Automation Gmbh Baukastensystem aus einer Vielzahl von Transportstreckenbaugruppen eines Langstatorlinearmotors
EP3293141A1 (de) * 2016-09-07 2018-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für eine krananlage, insbesondere für einen containerkran
JP6753795B2 (ja) * 2017-02-14 2020-09-09 株式会社神戸製鋼所 ウインチ制御装置及びクレーン
EP3596547A1 (en) * 2017-03-16 2020-01-22 ASML Netherlands B.V. Bearing device, magnetic gravity compensator, vibration isolation system, lithographic apparatus, method to control a gravity compensator having a negative stiffness, and spring
AT520008B1 (de) * 2017-05-29 2020-02-15 B & R Ind Automation Gmbh Verfahren zum Dämpfen von Drehschwingungen eines Lastaufnahmeelements einer Hebeeinrichtung
EP3566998B1 (en) * 2018-05-11 2023-08-23 ABB Schweiz AG Control of overhead cranes

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0578280B1 (fr) * 1990-07-18 1996-05-29 Caillard Procédé de contrÔle de déplacement d'une charge pendulaire et dispositif pour sa mise en oeuvre
US5224664A (en) * 1991-07-22 1993-07-06 United Technologies Corporation Adaptive control system input limiting
DE10064182A1 (de) * 2000-10-19 2002-05-08 Liebherr Werk Nenzing Kran oder Bagger zum Umschlagen von einer an einem Lastseil hängenden Last mit Lastpendelungsdämpfung
US20020158036A1 (en) * 2001-03-05 2002-10-31 Chong-Jin Ong Anti-sway control of a crane under operator's command
US20070289931A1 (en) * 2005-06-28 2007-12-20 Abb Ab Load control device for a crane
CN101585498A (zh) * 2008-05-21 2009-11-25 马尼托沃克起重机集团（法国）公司 电子液压泄漏补偿装置
CN101615039A (zh) * 2008-06-25 2009-12-30 株式会社Ihi 减振定位控制方法及装置
KR20130005029A (ko) * 2011-07-05 2013-01-15 유기열 크레인의 진동 제어장치 및 방법
CN103032517A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 西门子公司 不进行直接的加速度检测的主动减振器
CN104671090A (zh) * 2013-11-28 2015-06-03 西门子公司 用于影响起重机上所吊挂重物的运动的方法
CN104129713A (zh) * 2014-07-11 2014-11-05 浙江工业大学 一种离线的桥式吊车轨迹控制方法
CN105717947A (zh) * 2014-12-18 2016-06-29 依维柯马基路斯公司 控制空中装置的方法和有实现此方法的控制器的空中装置
CN105045270A (zh) * 2015-06-17 2015-11-11 北京控制工程研究所 一种基于振动补偿与状态反馈的刚柔***姿态控制方法
US20160380562A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Ges.M.B.H. Method and long stator linear motor for transferring a transport unit at a transfer position
EP3251986A1 (de) * 2016-05-31 2017-12-06 B&R Industrial Automation GmbH Verfahren zum betreiben eines langstatorlinearmotors
EP3305710A1 (fr) * 2016-10-05 2018-04-11 Manitowoc Crane Group France Procédé de commande de grue anti-ballant à filtre du troisième ordre
CN108502723A (zh) * 2018-03-30 2018-09-07 山东建筑大学 起重机回转且变幅运动时消除起重臂振动的方法和***

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.B.KLAASSENS: "Modeling and control of Container Cranes", CRAGO SYSTEMS, pages 11 - 12 *
吴庆祥，汪小凯，王孝文，杨峰，祝红亮: "起重机前馈防摇控制算法仿真及实验研究", 武汉理工大学学报, vol. 38, no. 06, pages 109 - 116 *
董明晓;郑康平;张明勤;张桂青;: "消除柔性***残留振荡有限冲击控制研究", 振动、测试与诊断, no. 04, pages 274 - 277 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113353803A (zh) * 2021-06-30 2021-09-07 日照钢铁控股集团有限公司 一种旋流井行车自动精确快速定位控制方法
CN113353803B (zh) * 2021-06-30 2023-03-17 日照钢铁控股集团有限公司 一种旋流井行车自动精确快速定位控制方法
CN114572842A (zh) * 2022-03-24 2022-06-03 江苏苏港智能装备产业创新中心有限公司 一种抑制抓斗摇摆的控制方法、装置、设备及存储介质
CN114572842B (zh) * 2022-03-24 2023-02-14 江苏苏港智能装备产业创新中心有限公司 一种抑制抓斗摇摆的控制方法、装置、设备及存储介质
CN116969331A (zh) * 2023-09-21 2023-10-31 华侨大学 一种五次多项式平滑自定义轨迹精度并联起重机
CN116969331B (zh) * 2023-09-21 2023-12-12 华侨大学 一种五次多项式平滑自定义轨迹精度并联起重机

Also Published As

Publication number Publication date
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JP2020087451A (ja) 2020-06-04
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KR20200059148A (ko) 2020-05-28
EP3653562A1 (de) 2020-05-20
US20200159169A1 (en) 2020-05-21
US11334027B2 (en) 2022-05-17
CA3060280A1 (en) 2020-05-19
SG10201910073WA (en) 2020-06-29

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