JP6071046B2 - Suspended load attitude control device - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤロープ等により吊り下げられた金型等の吊荷を水平面内で旋回させて所定の角度、姿勢に保持するための吊荷姿勢制御装置に関し、詳しくは、ジャイロスコープによるジャイロ効果を利用して吊荷の旋回力を得るようにした吊荷姿勢制御装置に関するものである。 The present invention relates to a suspended load posture control device for holding a suspended load such as a mold suspended by a wire rope or the like in a horizontal plane and holding it at a predetermined angle and posture, and more specifically, a gyro effect by a gyroscope The present invention relates to a suspended load attitude control device that obtains the turning force of a suspended load.
この種の吊荷姿勢制御装置は、ワイヤロープ等により吊り下げられて吊荷が固定された吊り治具に、水平な回転軸を中心として傾転(回転)可能なジンバル(ジンバルフレーム)と、このジンバルに対してその回転軸を含む面に直交するスピン軸を中心として高速で回転可能なフライホイールと、を有するジャイロスコープを備えている。 This kind of suspended load attitude control device includes a gimbal (gimbal frame) that can be tilted (rotated) around a horizontal rotation axis on a hanging jig that is suspended by a wire rope or the like and to which a suspended load is fixed. A gyroscope having a flywheel capable of rotating at high speed around a spin axis perpendicular to a plane including the rotation axis of the gimbal is provided.
上記構成において、フライホイールを所定方向に高速で回転させながらジンバルを所定方向・速度で傾転させると、ジャイロ効果によって鉛直軸まわりの旋回力が発生し、この旋回力により吊り治具及び吊荷が水平面内で旋回する。
また、ジンバルに傾転力が与えられていないフリー状態において、吊荷に風などの外乱によって鉛直軸まわりの旋回力が加わった場合には、その旋回力が吊り治具及びジンバルを介してフライホイールに伝達される結果、ジャイロ効果によりジンバルが傾転し、その際に生じるフライホイールの慣性の反作用により吊荷の旋回を抑制して外乱が加わる前の吊荷の姿勢を保持することができる。
In the above configuration, when the gimbal is tilted at a predetermined direction and speed while rotating the flywheel at a high speed in a predetermined direction, a turning force around the vertical axis is generated by the gyro effect. Swivels in a horizontal plane.
In addition, in a free state where the tilting force is not applied to the gimbal, when a turning force is applied to the suspended load around the vertical axis due to a disturbance such as wind, the turning force is caused to fly through the lifting jig and the gimbal. As a result of being transmitted to the wheel, the gimbal tilts due to the gyro effect, and the suspension of the suspended load before the disturbance is applied by suppressing the swiveling of the suspended load by the reaction of the inertia of the flywheel generated at that time can be maintained. .
上記原理に基づく吊荷姿勢制御装置の従来技術としては、例えば特許文献1〜3に記載されたものが知られている。
このうち、特許文献1に記載された従来技術は、吊荷に作業員が手を掛けて所定位置に建て込むような場合に、フライホイールが高速回転したままの状態でジンバルの傾転をフリー状態にしてそのままロックすることにより、吊荷の急速な旋回停止やその後の自由な旋回作業、旋回停止作業を可能にしている。
As a prior art of the hanging load attitude control device based on the above principle, for example, those described in
Among these, the prior art described in
また、特許文献2に記載された従来技術では、吊荷の旋回負荷が設計上の最大負荷を超えた場合に、フライホイールのスピン軸が所定角度(例えば±45度)を超えて鉛直線に近付かないように、ジンバルの傾転角度を規制するストッパーを設けている。
特許文献3に記載された従来技術では、フライホイールのスピン軸が水平でない状態でジンバルの駆動を停止した後に、ジンバルを強制的に原点位置に傾転させて吊荷を旋回させる際の旋回力低下を防止することを目的として、ジンバルの傾転軸を、フライホイールを含むジンバルの重心よりも上方に偏心させて配置している。
Further, in the prior art described in
In the prior art described in Patent Document 3, after stopping the driving of the gimbal while the spin axis of the flywheel is not horizontal, the turning force for forcibly tilting the gimbal to the origin position and turning the suspended load For the purpose of preventing the lowering, the tilt axis of the gimbal is arranged eccentrically above the center of gravity of the gimbal including the flywheel.
特許文献1〜3に係る吊荷姿勢制御装置は、ジンバルの傾転角度や旋回角速度等を設定値に従って制御する単一制御を基本としており、吊荷の旋回角度や角速度等を任意に制御することができない。
また、特許文献1では、ジンバルをフリー状態で傾転させるために、モータとジンバル傾転軸との間にクラッチ等の動力伝達機構を設ける必要があると共に、ジンバルをフリー状態とする操作のオン・オフ時に、重力の影響によってジンバルの傾転動作が不安定になり、良好な外乱抑制動作が困難になるという問題がある。
The suspended load attitude control devices according to
Further, in
特許文献2は、ワイヤロープのねじれや外乱等により負荷トルクが変化する場合を考慮して設計した場合、スピン軸の傾きが45度近辺になったときの吊荷の旋回角速度が一定にならず、危険速度になる懸念がある。加えて、ストッパーにより規制されたジンバルが原点位置に復帰するまでに時間がかかる等の不都合もある。
更に、特許文献2や特許文献3では、傾転角度規制用のストッパーや偏心軸など、ジンバルの構造上の変更を要するため、構造が複雑化してコスト高になる等の問題があった。
In
Further, in
更に、クレーンフック等の摩擦による損失トルクが大きい装置では、所定の時間内に吊荷を目標角度まで旋回させることができない場合もあった。 Furthermore, in a device having a large loss torque due to friction such as a crane hook, the suspended load may not be turned to a target angle within a predetermined time.
そこで、本発明の解決課題は、吊荷の旋回角度や旋回角速度をフィードバック制御して良好な外乱抑制動作を可能にすると共に、ジンバルをフリー状態とするための構造やストッパー、偏心軸等を不要にして構造の簡略化、コストの低減を図った吊荷姿勢制御装置を提供することにある。
また、本発明の別の解決課題は、クレーンフック等の摩擦による損失トルクがある場合でも、最小ジャイロトルクで所定の時間内に吊荷を目標角度まで確実に旋回させて停止させるようにした吊荷姿勢制御装置を提供することにある。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that feedback control of the swivel angle and swivel angular velocity of the suspended load enables a good disturbance suppression operation and does not require a structure, stopper, eccentric shaft, etc. for making the gimbal free. Thus, it is an object of the present invention to provide a suspended load attitude control device that simplifies the structure and reduces costs.
Another problem to be solved by the present invention is that the suspended load is reliably swung to the target angle and stopped within a predetermined time with the minimum gyro torque even when there is torque loss due to friction such as a crane hook. The object is to provide a load attitude control device.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、支持部材により支持された吊荷を水平面内で旋回させて所定の角度、姿勢に保持するために、互いに同期して動作する複数台のジャイロスコープのジャイロ効果を利用して吊荷の旋回力を得る吊荷姿勢制御装置であって、
水平面内における吊荷の原点位置からの角度及び角速度を検出し、これらの吊荷角度及び吊荷角速度を用いて前記ジャイロスコープ内のジンバルの傾転角速度指令を演算するジャイロコントローラを備えた吊荷姿勢制御装置において、
前記ジャイロコントローラは、
水平面内の目標角度と前記吊荷角度との偏差がゼロになるように調節動作して角速度指令値を生成する角度調節手段と、
前記角速度指令値と前記吊荷角速度との偏差がゼロになるように動作してジャイロトルクを生成するトルクコントローラと、
前記ジンバルの傾転角度の余弦値、前記フライホイールの角速度及び慣性モーメント、並びに、前記ジャイロトルクを用いて、前記ジンバルの傾転角速度指令を演算する手段と、
前記ジャイロトルクにより生じた速度を低減させるための減速ジャイロトルクに応じた制御減速度を生成し、前記制御減速度に基づく傾転角速度指令に従って前記ジンバルの傾転角度を制御することにより、吊荷角度が目標角度になった時点で吊荷の旋回を停止させる手段と、
吊荷に対して所定の旋回トルクを与えるための定トルク設定値を生成する定トルク設定手段と、
前記定トルク設定手段により生成した定トルク設定値を前記トルクコントローラから出力されるジャイロトルクに代えて出力する手段と、を備えたものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
It detects the angle and angular velocity from the origin position of the suspended load in a horizontal plane, comprising a gyro controller for calculating a tilt angular velocity command of the gimbal within the gyroscope by using these suspended load angle and the suspended load angular velocity suspended load In the attitude control device,
The gyro controller is
An angle adjusting means for generating an angular velocity command value by performing an adjustment operation so that a deviation between a target angle in a horizontal plane and the suspended load angle becomes zero;
A torque controller that operates so that a deviation between the angular velocity command value and the suspended load angular velocity becomes zero, and generates a gyro torque;
Means for calculating a gimbal tilt angular velocity command using the cosine value of the tilt angle of the gimbal, the angular velocity and moment of inertia of the flywheel, and the gyro torque;
By the generated control deceleration corresponding to deceleration gyroscopic torque for reducing the rate generated by the gyro torque, it controls the tilting angle of the gimbal in accordance with the tilting angular velocity command based on the control deceleration, Means for stopping the turning of the suspended load when the suspended load angle reaches the target angle;
Constant torque setting means for generating a constant torque setting value for giving a predetermined turning torque to the suspended load;
Means for outputting the constant torque set value generated by the constant torque setting means in place of the gyro torque output from the torque controller .
請求項2に係る発明は、支持部材により支持された吊荷を水平面内で旋回させて所定の角度、姿勢に保持するために、互いに同期して動作する複数台のジャイロスコープのジャイロ効果を利用して吊荷の旋回力を得る吊荷姿勢制御装置であって、
水平面内における吊荷の原点位置からの角度及び角速度を検出し、これらの吊荷角度及び吊荷角速度を用いて前記ジャイロスコープ内のジンバルの傾転角速度指令を演算するジャイロコントローラを備えた吊荷姿勢制御装置において、
前記ジャイロコントローラは、
水平面内の目標角度と前記吊荷角度との偏差がゼロになるように調節動作して角速度指令値を生成する角度調節手段と、
前記角速度指令値と前記吊荷角速度との偏差がゼロになるように動作してジャイロトルクを生成するトルクコントローラと、
前記ジンバルの傾転角度の余弦値、前記フライホイールの角速度及び慣性モーメント、並びに、前記ジャイロトルクを用いて、前記ジンバルの傾転角速度指令を演算する手段と、
前記ジャイロトルクにより生じた速度を低減させるための減速ジャイロトルクに応じた制御減速度を生成し、前記制御減速度に基づく傾転角速度指令に従って前記ジンバルの傾転角度を制御することにより、吊荷角度が目標角度になった時点で吊荷の旋回を停止させる手段と、
装置の全慣性モーメントに基づく加減速トルク及び装置の全重量に基づく損失トルクを、前記トルクコントローラにより生成されたジャイロトルクに加えて出力する手段と、を備えたものである。
The invention according to
A suspended load having a gyro controller that detects an angle and an angular velocity from the origin position of the suspended load in a horizontal plane and calculates a tilt angular velocity command of a gimbal in the gyroscope using the suspended load angle and the suspended angular velocity. In the attitude control device,
The gyro controller is
An angle adjusting means for generating an angular velocity command value by performing an adjustment operation so that a deviation between a target angle in a horizontal plane and the suspended load angle becomes zero ;
A torque controller that operates so that a deviation between the angular velocity command value and the suspended load angular velocity becomes zero, and generates a gyro torque;
Means for calculating a gimbal tilt angular velocity command using the cosine value of the tilt angle of the gimbal , the angular velocity and moment of inertia of the flywheel, and the gyro torque;
By generating a control deceleration according to the deceleration gyro torque for reducing the speed generated by the gyro torque, and controlling the tilt angle of the gimbal according to the tilt angular speed command based on the control deceleration, Means for stopping the turning of the suspended load when the angle reaches the target angle;
Means for outputting an acceleration / deceleration torque based on the total moment of inertia of the apparatus and a loss torque based on the total weight of the apparatus in addition to the gyro torque generated by the torque controller .
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載した吊荷姿勢制御装置において、
目標とする吊荷の移動角度が与えられたときに、所定のジャイロトルクを得るための吊荷の角速度の特性線上で、吊荷の加速時間と損失トルクのみによる減速時間と位置決め制御による制御減速時間との和であるトータルタクト時間を最小化するようなジンバル傾転角度を求め、前記ジンバル傾転角度からジンバルの傾転角速度指令を生成する最適指令演算部と、
制御初期に、前記最適指令演算部により演算した傾転角速度指令を、前記トルクコントローラにより生成されたジャイロトルクに基づく傾転角速度指令に代えて出力する手段と、を備えたものである。
The invention according to claim 3 is the suspended load attitude control device according to
On the characteristic line of the angular speed of the suspended load to obtain a predetermined gyro torque when the target suspended load movement angle is given, the deceleration time based only on the suspended load acceleration time and the loss torque, and the controlled deceleration by positioning control An optimal command calculation unit that obtains a gimbal tilt angle that minimizes the total tact time that is the sum of the time and generates a gimbal tilt angular velocity command from the gimbal tilt angle;
Means for outputting a tilt angular velocity command calculated by the optimum command calculation unit in an initial stage of control instead of a tilt angular velocity command based on a gyro torque generated by the torque controller .
本発明によれば、吊荷の旋回角度や旋回角速度をフィードバック制御してジャイロスコープの傾転角速度を制御することにより、高精度な外乱抑制制御、旋回制御を実現することができる。
また、従来技術のようにジンバルをフリー状態とするための操作や複雑な構造、ストッパー、偏心軸等が不要であるため、ジンバルスコープの構造の簡略化、コストの低減が可能になる。
更に、クレーンフック等の摩擦による損失トルクがある場合でも、最小ジャイロトルクにより、言い換えれば最小の製造コストにて、所定の時間内に吊荷を目標角度まで旋回させて停止させることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, highly accurate disturbance suppression control and turning control are realizable by feedback-controlling the turning angle and turning angular velocity of a suspended load, and controlling the inclination angular velocity of a gyroscope.
Further, unlike the prior art, the operation for making the gimbal free, the complicated structure, the stopper, the eccentric shaft, and the like are unnecessary, so that the structure of the gimbal scope can be simplified and the cost can be reduced.
Furthermore, even when there is a loss torque due to friction such as crane hooks, the suspended load can be turned to a target angle and stopped within a predetermined time with the minimum gyro torque, in other words, at the minimum manufacturing cost.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
前後するが、図7はこの実施形態における吊荷の支持構造を概略的に示したものであり、11は鉛直軸まわりに旋回可能なクレーンスイベル、12はクレーンフック、13は吊り治具14の四隅を支持するワイヤロープ、Mは例えば金型等の吊荷である。ここで、クレーンスイベル11、クレーンフック12、ワイヤロープ13、吊り治具14等は、吊荷Mを支持する支持部材を構成している。これらの支持部材の構造は図示例に限定されないことは言うまでもなく、吊荷Mを保持しながら水平面内での旋回を許容するものであれば、いかなる構造であってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 schematically shows a suspended load supporting structure in this embodiment. 11 is a crane swivel that can be swung around a vertical axis, 12 is a crane hook, and 13 is a lifting
また、100は吊り治具14の上面の両端2箇所に取り付けられ、かつ、互いに同期して動作するジャイロスコープ、101は一方のジャイロスコープ100の近傍に配置された角度・角速度検出部としてのジャイロセンサ(角速度センサ)である。ジャイロセンサ101は、吊り治具14の水平面内の旋回角度つまり吊荷Mの旋回角度、あるいは、吊荷Mの旋回角速度を検出するためのものであり、ジャイロセンサ101の出力信号は、例えば無線通信によって後述するジャイロコントローラ200に送られるようになっている。
なお、角度・角速度検出部としては、ジャイロセンサの代わりに、適宜な画像処理手段や超音波測定手段等を用いて吊荷Mの旋回角度及び旋回角速度を検出してもよく、その場合には、吊荷Mにターゲットを配置してその画像を取得する手段やターゲットから発生させた超音波を測定する手段を用いてターゲットの動きを観察することにより、吊荷Mの旋回角度及び旋回角速度を検出する。
ジャイロスコープ100は、周知のごとく、ジャイロ効果によって吊り治具14に鉛直軸まわりの旋回力を発生させ、吊荷Mを所定の角度及び角速度にて旋回させるように機能する。図7では、ジャイロスコープ100を2台設置した例を示しているが、3台以上であってもよい。
The angle / angular velocity detection unit may detect the turning angle and the turning angular velocity of the suspended load M using appropriate image processing means, ultrasonic measurement means, etc. instead of the gyro sensor. By observing the movement of the target using means for placing the target on the suspended load M and acquiring an image thereof or measuring the ultrasonic wave generated from the target, the turning angle and turning angular velocity of the suspended load M can be determined. To detect.
As is well known, the
次いで、図8,図9は、ジャイロスコープ100の具体的な構造を示すもので、図8は平面図、図9は正面図である。
これらの図において、102はフライホイール、103はスピン軸、104はフライホイール102を回転させるモータ(サーボモータ)、105はフライホイールフレームである。また、106はスピン軸103に直交するジンバル傾転軸、107はジンバルフレーム、108は傾転用のモータ(サーボモータ)、109は減速用のギアボックス、110は吊り治具14に固定される固定フレームを示す。
8 and 9 show a specific structure of the
In these drawings, 102 is a flywheel, 103 is a spin shaft, 104 is a motor (servo motor) for rotating the
上記構成のジャイロスコープ100では、モータ104を駆動してフライホイール102がスピン軸103(y軸)を中心として回転している状態で、モータ108によりジンバルフレーム107及びフライホイールフレーム105をジンバル傾転軸106(x軸)を中心として傾転させることにより、周知のジャイロ効果によって鉛直軸(z軸)まわりの旋回力が発生する。これにより、吊り治具14に保持された吊荷Mを鉛直軸まわりに旋回させることができる。
なお、モータ104,108に対する制御信号は、後述のジャイロコントローラ200等を介して、例えば無線通信によって外部から伝送される。
In the
Note that control signals for the
次に、図1は、ジンバルの傾転角速度を制御するためのジャイロコントローラ200の第1実施例の構成を示すブロック図である。
図1において、前記ジャイロセンサ101により検出された吊荷Mの水平面内の角度はジャイロ受信回路120により受信され、このジャイロ受信回路120から、吊荷角度φM及びその微分値である吊荷角速度φ’Mが出力される。なお、ジャイロセンサ101により吊荷角速度φ’Mを検出し、ジャイロ受信回路120がこれを積分して吊荷角度φMを求めてもよい。
吊荷角度φMは、角度調節器201内の減算手段202に入力され、吊荷Mの原点位置(基準位置)に相当する目標角度(例えば0°)との偏差Δφが求められる。
Next, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a
In FIG. 1, the angle in the horizontal plane of the suspended load M detected by the
Suspended load angle phi M is input to the
上記偏差Δφは、比例調節器等からなる位置決め調節器203に入力されており、風などの外力により水平面内で一定角度旋回した状態の吊荷Mを原点位置の角度に復帰させるための角速度指令値φ’が演算される。この角速度指令値φ’は減算手段204に入力されて吊荷角速度φ’Mとの偏差が求められ、この偏差はジャイロトルク調節器205内のトルクコントローラ206に入力されている。
The deviation [Delta] [phi] is input to a
トルクコントローラ206は、比例調節器等によって角速度指令値φ’と吊荷角速度φ’Mとの偏差がゼロになるように調節動作するもので、トルクコントローラ206の出力は、除算手段207によってジャイロスコープ100の台数nにより除算される。なお、図7の例では、n=2である。この除算手段207の出力は、加算手段209に入力されている。
また、一定のジャイロトルク設定値が除算手段208によりジャイロスコープ100の台数nによって除算される。この除算手段208の出力は、前記除算手段207の出力が加算手段209に与えられず定トルク運転を行う時に,加算手段209に入力されるようになっている。
前述の加算手段209から出力されるジャイロトルク(トルク指令)τgは、ジンバルが復帰する際に吊荷Mが回転しないように、例えばクレーンスイベル11とクレーンフック12との間の摩擦力以下の低トルクとすることが望ましい。
The
Further, a fixed gyro torque set value is divided by the number n of
The gyro torque (torque command) τ g output from the adding means 209 is, for example, equal to or less than the frictional force between the
なお、上述した一定のジャイロトルク設定値、除算手段208、加算手段209等は、外乱抑制等の本来の旋回制御に加えて、吊荷Mに任意の旋回トルクを与える定トルク発生装置としての利用を可能にするものであり、通常時には、除算手段207の出力を常に加算手段209を介して除算手段210に与えるように構成しても良い。
上記の定トルク発生装置による定トルク運転機能を持たせることで、複数台のジャイロスコープにより継続的にトルクを発生させる機構を実現することができ、例えば、1台目のジャイロスコープにより所定のトルクを発生させ、ジンバル傾転角度が限界に達したら1台目を停止して2台目、更に3台目……というように順次運転し、停止したジャイロスコープはフライホイールを逐次停止した後に、あるいは低トルクにてジンバルを原点位置に戻し、次の運転に備える、等の運転方法を採ることができる。
Note that certain of the gyro torque setting described above, the division means 208, the
By providing a constant torque operation function by the above constant torque generator, it is possible to realize a mechanism that continuously generates torque by a plurality of gyroscopes. For example, a predetermined torque is generated by the first gyroscope. When the gimbal tilt angle reaches the limit, the first unit is stopped, the second unit, the third unit, and so on. The stopped gyroscope stops the flywheel sequentially, Alternatively, it is possible to adopt an operation method such as returning the gimbal to the origin position with low torque and preparing for the next operation.
加算手段209から出力されたジャイロトルクτgは、ジンバル傾転補正部220内の余弦演算手段221からのジンバル傾転角度θ1,θ2,…の余弦値cosθ1,cosθ2,…により除算手段210にて除算され、τg/cosθ1,τg/cosθ2,…が演算される。なお、ジンバル傾転角度θ1,θ2,…は、複数台のジャイロスコープ100にそれぞれ内蔵された角度センサにより検出されるものである。
Gyro torque tau g outputted from the adding
更に、フライホイール102の角速度ψ’f1,ψ’f2,…(後述の図2を参照)及び慣性モーメントIf1,If2,…が乗算手段211によりそれぞれ乗算されており、除算手段212では、除算手段210の出力τg/cosθ1,τg/cosθ2,…が乗算手段211の出力ψ’f1If1,ψ’f2If2,…によってそれぞれ除算される。
これにより、各ジャイロスコープ100のジンバル1,ジンバル2,…ごとの角速度指令(傾転角速度指令)θ’g1,θ’g2,…が算出されることになる。
Further, the angular speeds ψ ′ f1 , ψ ′ f2 ,... Of the flywheel 102 (see FIG. 2 described later) and the moments of inertia I f1 , I f2,. The outputs τ g / cos θ 1 , τ g / cos θ 2 ,... Of the dividing means 210 are respectively divided by the outputs ψ ′ f1 I f1 , ψ ′ f2 I f2,.
As a result, angular velocity commands (tilt angular velocity commands) θ ′ g1 , θ ′ g2 ,... For each
従って、ジャイロトルクτg、ジンバルの角速度θ’g、フライホイール102の角速度ψ’f、フライホイール102の慣性モーメントIf、ジンバルの傾転角度θgの関係は、数式1のようになる。
[数1]
τg=θ’g×ψ’f×If×cosθg
Therefore, the relationship among the gyro torque τ g , the gimbal angular velocity θ ′ g , the angular velocity ψ ′ f of the
[Equation 1]
τ g = θ ′ g × ψ ′ f × I f × cos θ g
図2は、フライホイール102の角速度ψ’f、ジンバルの傾転角度θg、及び、旋回する吊荷Mの角速度φ’M等の説明図である。
前述したように、ジャイロコントローラ200からは、各ジンバルの角速度指令θ’g1,θ’g2,…が出力されることになり、これらの角速度指令θ’g1,θ’g2,…に基づき、図3に示す制御ブロック図に従ってジャイロスコープ100による旋回制御が行われる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the angular velocity ψ ′ f of the
As described above, the
図3において、ジャイロコントローラ200から出力された角速度指令θ’g1,θ’g2,…(ここでは、角速度指令θ’gとする)は、積分項231を介して傾転角度θgに変換され、余弦項232を介して乗算項234に入力されている。
一方、乗算項233により、フライホイール102の角速度ψ’fと慣性モーメントIfとが乗算され、その出力が、前記乗算項234により角速度θ’gと余弦項232の出力cosθgとに乗算されて、ジャイロ効果によるジャイロトルクτgが発生する。
3, angular velocity commands θ ′ g1 , θ ′ g2 ,... (Here, angular velocity commands θ ′ g ) output from the
On the other hand, the
上記ジャイロトルクτgと、風などの外乱により吊荷Mに加わった外乱トルクτLとが加算項235により加算され、積分項236へ入力される。積分項236の積分時間Tは、装置の全慣性モーメントIにより決まり、装置は吊荷角速度φ’Mで回転する。ここで、装置の全慣性モーメントIとは、図7のクレーンスイベル11及びクレーンフック12を除いた全構造物(ワイヤロープ13、吊り治具14、ジャイロスコープ100、吊荷M等を含む)の慣性モーメントである。次に、前記吊荷角速度φ’Mは、積分項237に入力されて吊荷角度φMとなる。
吊荷角速度φ’M及び吊荷角度φMに従って各ジャイロスコープ100の傾転用のモータ108が制御されることになる。吊荷角速度φ’M及び吊荷角速度φMは、ジャイロセンサ101により検出される。
The gyro torque τ g and the disturbance torque τ L applied to the suspended load M due to disturbance such as wind are added by the
The tilting
以上のように、この実施形態は、ジャイロセンサ101により検出した吊荷Mの角度φMまたは角速度φ’Mをジャイロコントローラ200にフィードバックしてジンバルの傾転角速度を求め、この傾転角速度をジンバルに対する角速度指令θ’gとしてジャイロスコープ100を制御することにより、吊荷Mを所定の角度にわたり所定の角速度で旋回させるものである。
このため、吊荷Mの旋回角度や旋回角速度をきめ細かく制御することができ、風などによる外乱を効果的に抑制して吊荷Mの姿勢を適切に制御することができる。また、従来技術のようにジンバルをフリー状態とするための操作や、ジャイロスコープ100内で傾転角度を制限するためのストッパー、重心を調整するための偏心軸等の複雑な構造も不要である。
As described above, in this embodiment, the angle φ M or the angular velocity φ ′ M of the suspended load M detected by the
For this reason, the turning angle and turning angular velocity of the suspended load M can be finely controlled, and the posture of the suspended load M can be appropriately controlled by effectively suppressing disturbance due to wind and the like. Further, a complicated structure such as an operation for setting the gimbal in a free state, a stopper for limiting the tilt angle in the
次に、図4は、本発明の実施形態におけるジャイロコントローラの第2実施例の構成を示しており、図1のジャイロコントローラ200とほぼ同様に構成されたジャイロコントローラ200Aに、補償トルク発生部241と、吊荷Mを所定の角度へ回転させるために必要な最適エネルギーを算出する最適指令演算部245とを付加したものである。最適指令演算部245の動作によって吊荷Mに回転エネルギーを与えるためにジンバルを一気に加速させる運転モードを、ここでは、便宜的に「充填モード」という。また、前述でジンバルを一気に加速させている期間を「充填期間中」という。
なお、ジャイロコントローラ200A内のジャイロトルク調節器205Aでは、加算手段209の出力を除算手段207にてジャイロスコープ100の台数nにより除算しているが、図1の第1実施例のように、加算手段209の入力信号を除算手段207,208により除算してから加算する方法を採ってもよい。
図4における除算手段207以降の、除算手段210,212及び乗算手段211の作用は、図1の第1実施例と同様である。
Next, FIG. 4 shows a configuration of a second example of the gyro controller according to the embodiment of the present invention, and a
In the
The operations of the dividing means 210 and 212 and the multiplying means 211 after the dividing means 207 in FIG. 4 are the same as in the first embodiment of FIG.
図1に示した第1実施例では、吊荷Mの角速度φ’Mの検出値のばらつきが大きい場合、トルクコントローラ206のゲインを余り大きくすることができず、結果的に所望のジャイロトルクτgを得ることができない場合がある。そこで、図4の第2実施例では、補償トルク発生部241により、角加速度指令値φ”を用いて装置の全慣性モーメントIに基づく加減速トルク、及び、装置の全重量に基づく損失トルクを発生させ、これらの加減速トルクと損失トルクとの和である補償トルクをフィードフォワード的に加算手段209に加えるようにした。
In the first embodiment shown in FIG. 1, when the variation in the detected value of the angular velocity φ ′ M of the suspended load M is large, the gain of the
すなわち、図4において、ジャイロコントローラ200A内の角度調節器201には、比例調節器203a及び加減速演算器203bが設けられ、加減速演算器203bにおける角速度φ’の演算過程から取り出した角加速度指令値φ”が補償トルク発生部241内の加減速補償部243に入力され、装置の全慣性モーメントIに乗算されてその乗算結果が加算手段244に入力されている。
That is, in FIG. 4, the
また、加減速演算器203bから出力された角速度φ’が、損失トルク演算部242に入力されており、角速度φ’の極性に応じたクレーンスイベル11及びクレーンフック12等による損失トルク(W・μ・r)が加算手段244に入力されている。加算手段244では、加減速補償部243の出力と損失トルク演算部242の出力とを加算し、その加算結果を補償トルクとして加算手段209に出力する。
ここで、損失トルク(W・μ・r)は、図7のクレーンフック12より下方の全構造物の重量Wと、クレーンスイベル11の転がり摩擦係数μと、スラスト玉軸受の軌道半径rとを乗じた値である。
ただし、「充填モード」時には、前記損失トルクが加算手段209に与えられないようになっている。更に、「充填期間中」は、前記加減速トルクが加算手段209に与えられないようになっている。
Further, the angular velocity φ ′ output from the acceleration /
Here, the loss torque (W · μ · r) is defined by the weight W of the entire structure below the
However, in the “filling mode”, the loss torque is not given to the adding means 209. Further, during the “filling period”, the acceleration / deceleration torque is not applied to the adding means 209.
上記のように補償トルク発生部241を設けることにより、吊荷Mの角速度検出値のばらつきが大きくトルクコントローラ206のゲインを余り大きくできない場合には、加減速トルクをフィードフォワード的に加算してジャイロトルクτgを生成し、このジャイロトルクτgに基づいてジンバルに対する角速度指令θ’gを生成することにより、角度調整に必要な適正ジャイロトルクを生成して吊荷Mの角度を精度よく制御することができる。
By providing the
次に、前述した第1実施例では、吊荷Mの旋回角度や旋回角速度を所定値に制御することができるが、クレーンフック12の摩擦等が損失となり、ジンバルをその限界角度まで傾転させても、吊荷Mを所定の目標角度まで旋回させることができない場合がある。
このため、第2実施例では、最適指令演算部245によりジンバルを一気に加速するような角速度指令θ’gを生成し、上記の摩擦等による位置決め精度の低下を解消するようにした。
なお、図4のジャイロトルク調整器205Aでは、除算手段212の出力側に加算手段213が設けられている。この加算手段213は、トルクコントローラ206の出力に代えて、最適指令演算部245の出力を各ジンバルの角速度指令θ’g1,θ’g2,…として出力するためのものである。
以下、最適指令演算部245の機能について説明する。
Next, in the first embodiment described above, the turning angle and turning angular velocity of the suspended load M can be controlled to predetermined values, but the friction of the
Therefore, in the second embodiment, it generates an angular velocity command theta 'g such that once accelerated gimbal by
In addition, in the
Hereinafter, the function of the optimum
まず、運動方程式により、数式2が得られる。
[数2]
τg×cosθg−L=I×d(φ’M)/dt [N・m]
ここで、τgはジャイロトルク、θgはジンバルの傾転角度、Lはクレーンフック12の摩擦等による損失トルク、Iは装置の全慣性モーメント、φ’Mは吊荷Mの角速度である。
また、ジャイロトルクτgは、数式3によって表される。
[数3]
τg=If×ψ’f×ψ’g [N・m]
ここで、Ifはフライホイールの慣性モーメント、ψ’fはフライホイールの角速度、ψ’gはジンバルの傾転角速度である。
First,
[Equation 2]
τ g × cos θ g −L = I × d (φ ′ M ) / dt [N · m]
Here, τ g is the gyro torque, θ g is the tilt angle of the gimbal, L is the torque lost due to the friction of the
Further, the gyro torque τ g is expressed by Equation 3.
[Equation 3]
τ g = I f × ψ ′ f × ψ ′ g [N · m]
Here, If is the moment of inertia of the flywheel, ψ ′ f is the angular velocity of the flywheel, and ψ ′ g is the tilt angular velocity of the gimbal.
数式2を時間0〜t1にわたり積分して得られる角速度を最大角速度φ’Mmaxとすると、このφ’Mmaxは、数式4及び数式5となる。
ここで、図5は、時間を横軸にとり、縦軸に、ジャイロトルクτA,τB及び吊荷Mの角速度φ’A,φ’Bを示した特性図であり、時刻t=0からジャイロトルクτAを与えた時の角速度がφ’A、ジャイロトルクτBを与えた時の角速度がφ’Bに、それぞれ対応する。また、角速度φ’A,φ’Bの特性線において、実線は位置決め制御を行わない時の減速状態(損失トルクのみによる減速状態)を示し、破線は位置決め制御を行った時の減速状態(制御による減速状態)を示す。以下では、ジャイロトルクτA及び角速度φ’Aを例に挙げて説明する。
図5における時間t1をジャイロトルクτAの充填時間(目標速度φ’Mmaxまで一気に加速する時間)として定義すると、t1=Δθg/ψ’g[s]によって表すことができる。なお、Δθgはジンバルの傾転角度である。
また、角速度φ’Aの特性線上で、吊荷Mの角速度φ’Mがφ’Mmaxから後述のφ’M1まで減速するのに要する時間をt3とすると、この時間t3は損失トルクのみによる減速時間と考えることができ、t3=I×φ’Mmax/L[s]によって表される。
更に、時間(t1+t3)から位置決め制御を開始すると仮定すると、図5における減速時間tcは、tc=(φ’Mmax−αloss×t3)/αc[s]となる。ここで、αlossは損失トルクのみによる減速度であって、αloss=L/I[rad/s2]によって表される。また、αcは、位置決め制御を行うときの制御減速度であり、ジャイロトルクτAにより生じた角速度φ’Mを低減させて吊荷角度が目標角度になった時点で吊荷Mの旋回を停止させるためのものである。
更に、時間Tをトータルタクト時間といい、T=t1+t3+tcである。
Here, FIG. 5 is a characteristic diagram in which time is taken on the horizontal axis, and the gyro torques τ A and τ B and the angular velocities φ ′ A and φ ′ B of the suspended load M are shown on the vertical axis. The angular velocity when the gyro torque τ A is applied corresponds to φ ′ A , and the angular velocity when the gyro torque τ B is applied corresponds to φ ′ B. In the characteristic lines of the angular velocities φ ′ A and φ ′ B , the solid line indicates the deceleration state when the positioning control is not performed (deceleration state based only on the loss torque), and the broken line indicates the deceleration state when the positioning control is performed (control). (Deceleration state). Hereinafter, the gyro torque τ A and the angular velocity φ ′ A will be described as an example.
If the time t 1 in FIG. 5 is defined as the filling time of the gyro torque τ A (time to accelerate to the target speed φ ′ Mmax at once), it can be expressed by t 1 = Δθ g / ψ ′ g [s]. Δθ g is the tilt angle of the gimbal.
On the characteristic line of the angular velocity φ ′ A , if the time required for the angular velocity φ ′ M of the suspended load M to decelerate from φ ′ Mmax to φ ′ M1 described later is t 3 , this time t 3 is only the loss torque. It can be considered as the deceleration time due to t 3 = I × φ ′ Mmax / L [s].
Further, assuming that the positioning control is started from time (t 1 + t 3 ), the deceleration time t c in FIG. 5 is t c = (φ ′ Mmax −α loss × t 3 ) / α c [s]. Here, α loss is a deceleration due to only the loss torque, and is expressed by α loss = L / I [rad / s 2 ]. Α c is a control deceleration at the time of positioning control, and the suspended load M is turned when the suspended load angle reaches the target angle by reducing the angular velocity φ ′ M generated by the gyro torque τ A. It is for stopping.
Further, the time T is referred to as a total tact time, and T = t 1 + t 3 + t c .
いま、目標とする吊荷Mの移動角度をΔφ(角度偏差)とすると、Δφは数式6によって近似できる。なお、数式6におけるφ’Mmaxは数式5から求められる。
図4に示した第2実施例における最適指令演算部245では、目標とする移動角度Δφのもとで、所定のジャイロトルクτg、例えば図5におけるジャイロトルクτAを得るための角速度φ’Aの特性線に関連する時間t1,t3,tcを求めてトータルタクト時間Tを算出し、このトータルタクト時間Tを最小化するようなジンバル傾転角度θgを求めてその傾転角度θgから図4のジンバル角速度指令θ’gを生成するものである。
Now, assuming that the target moving angle of the suspended load M is Δφ (angle deviation), Δφ can be approximated by Equation 6. Note that φ ′ Mmax in Expression 6 is obtained from Expression 5.
In the optimum
具体的には、ジンバル傾転角度θgを所定値から等角度(例えば0deg〜2deg)ずつ増加させて前述した最大角速度φ’Mmax及びジャイロトルク充填時間t1を求め、数式6に代入する。
次に、数式7,数式8に基づいて時間t3を求める。
上記の処理を繰り返すことにより、トータルタクト時間Tが最小となるようなジンバル傾転角度θgを求め、ジンバル角速度指令θ’gを生成すればよい。なお、実際のジンバル傾転角度は、演算により求めたθgに適宜な安全率を乗算した値とする。
Specifically, the maximum angular velocity φ ′ Mmax and the gyro torque filling time t 1 described above are obtained by increasing the gimbal tilt angle θ g by an equal angle (for example, 0 deg to 2 deg) from a predetermined value, and are substituted into Equation 6.
Next, time t 3 is obtained based on Equations 7 and 8.
By repeating the above process to obtain the gimbal tilt angle theta g as the total tact time T is minimized may be generated gimbal angular velocity command theta 'g. The actual gimbal tilt angle is a value obtained by multiplying θ g obtained by calculation by an appropriate safety factor.
なお、図5におけるジャイロトルクτB及び角速度φ’Bの特性線は、φ’Aよりも更に大きな速度で加速するときの特性線であり、この場合には、トータルタクト時間T’が最小となるようなジンバル傾転角度θgを求めてジンバル角速度指令θ’gを生成することになる。これにより、角度調整に要する時間を最短にすることができる。
上述したように、ジャイロトルクτgに応じた制御減速度αcを用いてジンバル角速度指令θ’gを演算し、この角速度指令θ’gに従ってジンバルの傾転角度θgを制御することにより、吊荷Mの位置決め制御を行う着想は、第1実施例にも適用可能である。
Note that the characteristic lines of the gyro torque τ B and the angular velocity φ ′ B in FIG. 5 are characteristic lines when accelerating at a higher speed than φ ′ A. In this case, the total tact time T ′ is minimum. Thus, the gimbal tilt angle θ g is obtained to generate the gimbal angular velocity command θ ′ g . Thereby, the time required for angle adjustment can be minimized.
As described above, by calculating the gimbal angular velocity command θ ′ g using the control deceleration α c corresponding to the gyro torque τ g and controlling the tilt angle θ g of the gimbal according to the angular velocity command θ ′ g , The idea of performing the positioning control of the suspended load M is also applicable to the first embodiment.
図6は、本発明の実施形態におけるジャイロコントローラの動作を示すフローチャートである。
まず、前述した第2実施例のように、最適指令演算部245の動作によりジンバルを一気に加速させる運転モード(充填モード)であるか否かを判断し(ステップS1)、充填モードでなければ(ステップS1 NO)、角度調節器201により吊荷Mの角度偏差Δφを求める(ステップS3)。なお、充填モードである場合には(ステップS1 YES)、最適指令演算部245がジンバルの最適傾転角度θgを演算する(ステップS2)。
次に、角度偏差Δφがない場合にはそのまま終了し(ステップS4 NO)、角度偏差Δφがある場合には(ステップS4 YES)、位置決め調節器203または203aにより角速度指令値φ’を演算する(ステップS5)。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the gyro controller in the embodiment of the present invention.
First, as in the second embodiment described above, it is determined whether or not the operation mode (filling mode) in which the gimbal is accelerated at once by the operation of the optimum command calculation unit 245 (step S1). Step S1 NO), the
Next, when there is no angle deviation Δφ, the process is terminated as it is (step S4 NO), and when there is an angle deviation Δφ (step S4 YES), an angular velocity command value φ ′ is calculated by the
そして、充填モードでない場合は(ステップS6 NO)、前記角速度指令値φ’と吊荷角速度φ’Mとの偏差に基づき、ジャイロトルク調節器205,205Aによりジャイロトルクτgを演算する(ステップS7)。
次に、ジンバル傾転角度θgを演算すると共にジンバル傾転補正部220による補正演算を行い(ステップS8)、更にジンバルの傾転角速度指令θg’を演算して出力する(ステップS9)。
また、充填モードである場合には(ステップS6 YES),既に求めたジャイロトルクτg及び最適傾転角速度θgのもとで演算したジンバル傾転角速度指令値θg’に従い、ジンバルが初期傾転角度θgだけ移動(傾転)したか否かを判断する(ステップS10)。ここで、ジンバルが初期傾転角度θgまで移動していなければ、ジンバルの移動処理を行ってから傾転角速度指令θg’を演算し(ステップS10 NO,S11,S9)、ジンバルの移動が完了していれば(ステップS10 YES)、更にジャイロトルクτgの演算以降の処理を行う(ステップS7,S8,S9)。
When the charging mode is not set (NO in step S6), the gyro torque τ g is calculated by the
Next, the correction operation by the gimbal tilting
Further, in the case of filling mode (step S6 YES), in accordance with previously gyroscopic torque tau g and optimum tilting angular velocity theta gimbal tilt angle speed command value calculated under g theta g 'determined, gimbal initial tilt angle theta g by the movement (tilting) and decides whether the (step S10). Here, if the gimbal has not moved to the initial tilt angle θ g, the tilt angular velocity command θ g ′ is calculated after performing the gimbal move process (steps S10 NO, S11, S9), and the gimbal is moved. If completed (YES in step S10), further processing after the calculation of the gyro torque τ g is performed (steps S7, S8, S9).
本発明は、金型等に限らず、クレーンにより搬送される種々の吊荷の旋回制御、姿勢制御に利用することができる。 The present invention is not limited to a mold or the like, and can be used for turning control and posture control of various suspended loads conveyed by a crane.
11:クレーンスイベル
12:クレーンフック
13:ワイヤロープ
14:吊り治具
100:ジャイロスコープ
101:ジャイロセンサ
102:フライホイール
104:モータ
105:フライホイールフレーム
106:ジンバル傾転軸
107:ジンバルフレーム
108:モータ
109:ギアボックス
110:固定フレーム
120:ジャイロ受信回路
200,200A:ジャイロコントローラ
201:角度調節器
202,204:減算手段
203:位置決め調節器
203a:比例調節器
203b:加減速度演算器
205,205A:ジャイロトルク調節器
206:トルクコントローラ
207,210,212:除算手段
209:加算手段
211:乗算手段
220:ジンバル傾転補正部
221:余弦演算手段
231,236,237:積分項
232:余弦項
233,234:乗算項
235:加算手段
241:補償トルク発生部
242:損失トルク演算部
243:加減速補償部
244:加算手段
245:最適指令演算部
M:吊荷
11: Crane swivel 12: Crane hook 13: Wire rope 14: Hanging jig 100: Gyroscope 101: Gyro sensor 102: Flywheel 104: Motor 105: Flywheel frame 106: Gimbal tilt axis 107: Gimbal frame 108: Motor 109: Gear box 110: Fixed frame 120:
Claims (3)
水平面内における吊荷の原点位置からの角度及び角速度を検出し、これらの吊荷角度及び吊荷角速度を用いて前記ジャイロスコープ内のジンバルの傾転角速度指令を演算するジャイロコントローラを備えた吊荷姿勢制御装置において、
前記ジャイロコントローラは、
水平面内の目標角度と前記吊荷角度との偏差がゼロになるように調節動作して角速度指令値を生成する角度調節手段と、
前記角速度指令値と前記吊荷角速度との偏差がゼロになるように動作してジャイロトルクを生成するトルクコントローラと、
前記ジンバルの傾転角度の余弦値、前記フライホイールの角速度及び慣性モーメント、並びに、前記ジャイロトルクを用いて、前記ジンバルの傾転角速度指令を演算する手段と、
前記ジャイロトルクにより生じた速度を低減させるための減速ジャイロトルクに応じた制御減速度を生成し、前記制御減速度に基づく傾転角速度指令に従って前記ジンバルの傾転角度を制御することにより、吊荷角度が目標角度になった時点で吊荷の旋回を停止させる手段と、
吊荷に対して所定の旋回トルクを与えるための定トルク設定値を生成する定トルク設定手段と、
前記定トルク設定手段により生成した定トルク設定値を前記トルクコントローラから出力されるジャイロトルクに代えて出力する手段と、
を備えたことを特徴とする吊荷姿勢制御装置。 Supported suspended load a pivoted allowed by a predetermined angle in a horizontal plane by a support member, to hold the attitude, the turning force of the suspended load by utilizing a gyro effect of the plurality gyroscope to operate in synchronization with each other to get suspended load attitude control system met,
It detects the angle and angular velocity from the origin position of the suspended load in a horizontal plane, comprising a gyro controller for calculating a tilt angular velocity command of the gimbal within the gyroscope by using these suspended load angle and the suspended load angular velocity suspended load In the attitude control device,
The gyro controller is
An angle adjusting means for generating an angular velocity command value by performing an adjustment operation so that a deviation between a target angle in a horizontal plane and the suspended load angle becomes zero;
A torque controller that operates so that a deviation between the angular velocity command value and the suspended load angular velocity becomes zero, and generates a gyro torque;
Means for calculating a gimbal tilt angular velocity command using the cosine value of the tilt angle of the gimbal, the angular velocity and moment of inertia of the flywheel, and the gyro torque;
By the generated control deceleration corresponding to deceleration gyroscopic torque for reducing the rate generated by the gyro torque, it controls the tilting angle of the gimbal in accordance with the tilting angular velocity command based on the control deceleration, Means for stopping the turning of the suspended load when the suspended load angle reaches the target angle;
Constant torque setting means for generating a constant torque setting value for giving a predetermined turning torque to the suspended load;
Means for outputting the constant torque set value generated by the constant torque setting means instead of the gyro torque output from the torque controller;
A suspended load attitude control device comprising:
水平面内における吊荷の原点位置からの角度及び角速度を検出し、これらの吊荷角度及び吊荷角速度を用いて前記ジャイロスコープ内のジンバルの傾転角速度指令を演算するジャイロコントローラを備えた吊荷姿勢制御装置において、
前記ジャイロコントローラは、
水平面内の目標角度と前記吊荷角度との偏差がゼロになるように調節動作して角速度指令値を生成する角度調節手段と、
前記角速度指令値と前記吊荷角速度との偏差がゼロになるように動作してジャイロトルクを生成するトルクコントローラと、
前記ジンバルの傾転角度の余弦値、前記フライホイールの角速度及び慣性モーメント、並びに、前記ジャイロトルクを用いて、前記ジンバルの傾転角速度指令を演算する手段と、
前記ジャイロトルクにより生じた速度を低減させるための減速ジャイロトルクに応じた制御減速度を生成し、前記制御減速度に基づく傾転角速度指令に従って前記ジンバルの傾転角度を制御することにより、吊荷角度が目標角度になった時点で吊荷の旋回を停止させる手段と、
装置の全慣性モーメントに基づく加減速トルク及び装置の全重量に基づく損失トルクを、前記トルクコントローラにより生成されたジャイロトルクに加えて出力する手段と、
を備えたことを特徴とする吊荷姿勢制御装置。 In order to turn the suspended load supported by the support member in a horizontal plane and maintain it at a predetermined angle and posture, the swirl force of the suspended load is obtained by utilizing the gyro effect of a plurality of gyroscopes operating in synchronization with each other. A suspended load attitude control device,
A suspended load having a gyro controller that detects an angle and an angular velocity from the origin position of the suspended load in a horizontal plane and calculates a tilt angular velocity command of a gimbal in the gyroscope using the suspended load angle and the suspended angular velocity. In the attitude control device,
The gyro controller is
An angle adjusting means for generating an angular velocity command value by performing an adjustment operation so that a deviation between a target angle in a horizontal plane and the suspended load angle becomes zero ;
A torque controller that operates so that a deviation between the angular velocity command value and the suspended load angular velocity becomes zero, and generates a gyro torque;
Means for calculating a gimbal tilt angular velocity command using the cosine value of the tilt angle of the gimbal , the angular velocity and moment of inertia of the flywheel, and the gyro torque;
By generating a control deceleration according to the deceleration gyro torque for reducing the speed generated by the gyro torque, and controlling the tilt angle of the gimbal according to the tilt angular speed command based on the control deceleration, Means for stopping the turning of the suspended load when the angle reaches the target angle;
Means for outputting an acceleration / deceleration torque based on the total moment of inertia of the device and a loss torque based on the total weight of the device in addition to the gyro torque generated by the torque controller;
A suspended load attitude control device comprising:
目標とする吊荷の移動角度が与えられたときに、所定のジャイロトルクを得るための吊荷の角速度の特性線上で、吊荷の加速時間と損失トルクのみによる減速時間と位置決め制御による制御減速時間との和であるトータルタクト時間を最小化するようなジンバル傾転角度を求め、前記ジンバル傾転角度からジンバルの傾転角速度指令を生成する最適指令演算部と、
制御初期に、前記最適指令演算部により演算した傾転角速度指令を、前記トルクコントローラにより生成されたジャイロトルクに基づく傾転角速度指令に代えて出力する手段と、
を備えたことを特徴とする吊荷姿勢制御装置。 In the hanging load attitude control device according to claim 1 or 2,
On the characteristic line of the angular speed of the suspended load to obtain a predetermined gyro torque when the target suspended load movement angle is given, the deceleration time based only on the suspended load acceleration time and the loss torque, and the controlled deceleration by positioning control An optimal command calculation unit that obtains a gimbal tilt angle that minimizes the total tact time that is the sum of the time and generates a gimbal tilt angular velocity command from the gimbal tilt angle;
Means for outputting the tilt angular velocity command calculated by the optimum command calculation unit in the initial stage of control instead of the tilt angular velocity command based on the gyro torque generated by the torque controller ;
A suspended load attitude control device comprising:
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JP2014133600A (en) | 2014-07-24 |
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