JPH08324961A - クレーンの振れ及び位置の制御方法 - Google Patents
クレーンの振れ及び位置の制御方法Info
- Publication number
- JPH08324961A JPH08324961A JP12824995A JP12824995A JPH08324961A JP H08324961 A JPH08324961 A JP H08324961A JP 12824995 A JP12824995 A JP 12824995A JP 12824995 A JP12824995 A JP 12824995A JP H08324961 A JPH08324961 A JP H08324961A
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- Japan
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- speed
- deceleration
- time
- acceleration
- crane
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- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】外乱の影響がより小さく、計算負荷がより小さ
く、かつ振れ止め制御性の良いクレーンの振れ及び位置
の制御方法を提供する。 【構成】インバータ等の可変速制御機構を備えた横行、
走行装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの自動運転
方法において、加速時及び減速時の速度と始動後の経過
時間の関係式を円弧式で表し、加速時及び減速時に前記
円弧式によって表現されたパターンに従って、速度制御
を行うクレーンの振れ止め及び位置の制御方法。あるい
は、加速時は前記円弧式を基に速度制御を行い、減速時
は前記円弧式によって表現された減速パターンを、予め
定められた目標位置とその時点の位置との差を基に、リ
アルタイムに補正演算して修正し、この補正された減速
パターンに基づいて位置決めを行う。
く、かつ振れ止め制御性の良いクレーンの振れ及び位置
の制御方法を提供する。 【構成】インバータ等の可変速制御機構を備えた横行、
走行装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの自動運転
方法において、加速時及び減速時の速度と始動後の経過
時間の関係式を円弧式で表し、加速時及び減速時に前記
円弧式によって表現されたパターンに従って、速度制御
を行うクレーンの振れ止め及び位置の制御方法。あるい
は、加速時は前記円弧式を基に速度制御を行い、減速時
は前記円弧式によって表現された減速パターンを、予め
定められた目標位置とその時点の位置との差を基に、リ
アルタイムに補正演算して修正し、この補正された減速
パターンに基づいて位置決めを行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ等の可変速
制御機構を備えた横行、走行装置を備えた懸垂式ワイヤ
ークレーンの振れ及び位置を制御する方法に関するもの
である。
制御機構を備えた横行、走行装置を備えた懸垂式ワイヤ
ークレーンの振れ及び位置を制御する方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】特開平1−281293号公報には、懸
垂式クレーンを運転する時に荷を吊っているロープを巻
上げ又は巻下げながら、前記クレーンを走行させて吊荷
の振れ止めを行うにあたり、加速時には、加速−減速−
加速という走行パターンを一くくりとし、また減速時に
は、減速−加速−減速という走行パターンを一くくりと
して、それぞれ複数回数繰り返すことで、振れ止めを行
う方法が開示されている。
垂式クレーンを運転する時に荷を吊っているロープを巻
上げ又は巻下げながら、前記クレーンを走行させて吊荷
の振れ止めを行うにあたり、加速時には、加速−減速−
加速という走行パターンを一くくりとし、また減速時に
は、減速−加速−減速という走行パターンを一くくりと
して、それぞれ複数回数繰り返すことで、振れ止めを行
う方法が開示されている。
【0003】特開平1−281294号公報には、走
行、横行における目標の速度及び許容とする加減速度
と、目標の巻上げまたは巻下げ速度と、走行及び横行を
開始する時のワイヤー長さと、吊荷の重心位置を基に、
位相軌跡を演算することにより、線形制御による運転パ
ターンを演算する振れ止め制御方法が開示されている。
行、横行における目標の速度及び許容とする加減速度
と、目標の巻上げまたは巻下げ速度と、走行及び横行を
開始する時のワイヤー長さと、吊荷の重心位置を基に、
位相軌跡を演算することにより、線形制御による運転パ
ターンを演算する振れ止め制御方法が開示されている。
【0004】図8は、線形制御の説明図であり、mは荷
の質量〔kg〕、lはワイヤーの長さ〔m〕、θはワイ
ヤーの振れ角〔rad〕、gは重力加速度〔m/sec
2 〕である。
の質量〔kg〕、lはワイヤーの長さ〔m〕、θはワイ
ヤーの振れ角〔rad〕、gは重力加速度〔m/sec
2 〕である。
【0005】運動方程式は次式で表される。ただ
し、「′」は時間の一次微分を、「″」は時間の二次微
分を表す。
し、「′」は時間の一次微分を、「″」は時間の二次微
分を表す。
【0006】 (l0 +l′t)θ″+2l′θ′+gθ=−x″ 加速時の初期条件及び最終条件 x′(0) =0, θ(0) =0, θ′(0) =0 →x′(0) =v, θ(0) =0, θ′(0) =0 減速時の初期条件及び最終条件 x′(0) =v, θ(0) =0, θ′(0) =0 →x′(0) =0, θ(0) =0, θ′(0) =0 この方程式を解く手法として、位相面軌跡による方法と
最大原理に基づく方法があるが、理論的に理解し易く解
が求め易い位相面軌跡による方法によると、次の関係で
求められる。
最大原理に基づく方法があるが、理論的に理解し易く解
が求め易い位相面軌跡による方法によると、次の関係で
求められる。
【0007】 (θ+x″/g)2 +(θ′/ω)2 =(x″/g)2 この方法による位相面軌跡を図9に示す。
【0008】ロープ長さlが変化すると非線形となるた
め、振れ止め運転に必要な加速度(x″)、切り替え時
間(t)の値はパソコンでシミュレータを作成し、収束
計算により導出した。その結果を図10に示す。
め、振れ止め運転に必要な加速度(x″)、切り替え時
間(t)の値はパソコンでシミュレータを作成し、収束
計算により導出した。その結果を図10に示す。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の線形制御による運動方程式を用いた場合、加減速の計
算値による速度指令に対し、特に速度切り替え時に駆動
系の応答遅れにより加減速に遅れが生じ、計算値との誤
差から残留振れが発生する。
の線形制御による運動方程式を用いた場合、加減速の計
算値による速度指令に対し、特に速度切り替え時に駆動
系の応答遅れにより加減速に遅れが生じ、計算値との誤
差から残留振れが発生する。
【0010】また、計算式が複雑であるため、計算負荷
が大きくなり、リアルタイムのフィードバック制御が困
難となる。さらに理論式からの制御であるため、外乱に
弱いという問題がある。
が大きくなり、リアルタイムのフィードバック制御が困
難となる。さらに理論式からの制御であるため、外乱に
弱いという問題がある。
【0011】本発明が解決すべき課題は、外乱の影響が
より小さく、計算負荷がより小さく、かつ振れ止め制御
性の良いクレーンの振れ及び位置の制御方法を提供する
ことにある。
より小さく、計算負荷がより小さく、かつ振れ止め制御
性の良いクレーンの振れ及び位置の制御方法を提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1のクレーンの振れ及び位置制御方法
は、インバータ等の可変速制御機構を備えた横行、走行
装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの自動運転方法
において、加速時及び減速時の速度と始動後の経過時間
の関係式を円弧式で表し、加速時及び減速時に前記円弧
式によって表現されたパターンに従って、速度制御を行
うものである。
め、本発明の第1のクレーンの振れ及び位置制御方法
は、インバータ等の可変速制御機構を備えた横行、走行
装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの自動運転方法
において、加速時及び減速時の速度と始動後の経過時間
の関係式を円弧式で表し、加速時及び減速時に前記円弧
式によって表現されたパターンに従って、速度制御を行
うものである。
【0013】また、本発明の第2のクレーンの振れ及び
位置制御方法は、インバータ等の可変速制御機構を備え
た横行、走行装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの
自動運転方法において、加速時及び減速時の速度と始動
後の経過時間の関係式を円弧式で表し、加速時は前記円
弧式を基に速度制御を行い、減速時は前記円弧式によっ
て表現された減速パターンを、予め定められた目標位置
とその時点の位置との差を基に、リアルタイムに補正演
算して修正し、この補正された減速パターンに基づいて
位置決めを行うものである。
位置制御方法は、インバータ等の可変速制御機構を備え
た横行、走行装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの
自動運転方法において、加速時及び減速時の速度と始動
後の経過時間の関係式を円弧式で表し、加速時は前記円
弧式を基に速度制御を行い、減速時は前記円弧式によっ
て表現された減速パターンを、予め定められた目標位置
とその時点の位置との差を基に、リアルタイムに補正演
算して修正し、この補正された減速パターンに基づいて
位置決めを行うものである。
【0014】
【作用】本発明では、加減速パターンに円弧式を使用す
ることで、クレーン動作時のショックを低減し、円滑な
制御を実現し、振れ止めを行うとともに、前記円弧式を
用いることで計算負荷の小さなリアルタイム計算による
フィードバック制御を行い、高精度の位置決めを可能と
する。
ることで、クレーン動作時のショックを低減し、円滑な
制御を実現し、振れ止めを行うとともに、前記円弧式を
用いることで計算負荷の小さなリアルタイム計算による
フィードバック制御を行い、高精度の位置決めを可能と
する。
【0015】円弧による制御、円形制御について説明す
る。図1は円形制御の概要を示すものであり、縦軸に速
度、横軸に時間をとっている。これには、円弧による
第1加速区間、円弧による第2加速区間、定速区間
(T1 sec)、円弧による第1減速区間、円弧に
よる第2減速区間の各パターンを有している。
る。図1は円形制御の概要を示すものであり、縦軸に速
度、横軸に時間をとっている。これには、円弧による
第1加速区間、円弧による第2加速区間、定速区間
(T1 sec)、円弧による第1減速区間、円弧に
よる第2減速区間の各パターンを有している。
【0016】ここで、 接続角度θ〔rad〕=(2π/360°)×45°=
π/4 現在角度θt 〔rad〕=(2θ〔rad〕/Tθ〔s
ec〕×t〔sec〕 (但し2θ:目標角度、t:進行時間、Tθ:到達時
間) 切換速度v0 =v3 /2 (v3 :定速速度〔m/se
c〕) 速度パラメータ(角度θにてv0 になる補正値)を A={v0 /(1−cosθ)} とすると、速度指令は各区間〜において次のように
なる。
π/4 現在角度θt 〔rad〕=(2θ〔rad〕/Tθ〔s
ec〕×t〔sec〕 (但し2θ:目標角度、t:進行時間、Tθ:到達時
間) 切換速度v0 =v3 /2 (v3 :定速速度〔m/se
c〕) 速度パラメータ(角度θにてv0 になる補正値)を A={v0 /(1−cosθ)} とすると、速度指令は各区間〜において次のように
なる。
【0017】区間 A×(1−cosθt ) 区間v3 −(A×(1−cos(θ−θt ))) 区間v3 区間v3 −(A×(1−cosθt )) 区間 A×(1−cos(θ−θt )) となる。
【0018】したがって、Tθ,T1 ,v3 の3項目を
設定すれば、各区間における速度指令は求められる。
設定すれば、各区間における速度指令は求められる。
【0019】このように、加減速に円弧式を使用するこ
とにより、円滑な加減速が行われる。また、方式が単純
なため、フィードバック系が構成し易い。さらに、複雑
な計算が不要であるため、リアルタイムな計算が行なえ
る。
とにより、円滑な加減速が行われる。また、方式が単純
なため、フィードバック系が構成し易い。さらに、複雑
な計算が不要であるため、リアルタイムな計算が行なえ
る。
【0020】次に、本発明の位置決め制御方法について
説明する。
説明する。
【0021】図2は位置決め制御方法の速度パターンを
示すものである。加減速時間をTθ、定速時間をT1 、
定速速度をv3 とし、加減速がそれぞれ下に凸である円
弧式と上に凸である円弧式で表されるパターンで行われ
るとする。図中の,は三角形部分、は四角形部分
を示し、Zは三角形の斜辺と円弧とで挟まれた部分を示
す。
示すものである。加減速時間をTθ、定速時間をT1 、
定速速度をv3 とし、加減速がそれぞれ下に凸である円
弧式と上に凸である円弧式で表されるパターンで行われ
るとする。図中の,は三角形部分、は四角形部分
を示し、Zは三角形の斜辺と円弧とで挟まれた部分を示
す。
【0022】+の面積=3v3 ・Tθ/8、の面
積=v3 ・Tθ/8 ここで、図3に示すように円弧AB,線分AC,CBで
囲まれた図形の面積と三角形ACBの面積との比をkと
すると、kは次の式で表される。
積=v3 ・Tθ/8 ここで、図3に示すように円弧AB,線分AC,CBで
囲まれた図形の面積と三角形ACBの面積との比をkと
すると、kは次の式で表される。
【0023】 k=(r2 θ−y・x)/(sinθ・r2 −y・x) =θ・tanθ−(sinθ)2 /{sinθ(tanθ−sinθ)} ={2θ−sin(2θ)}/{2sinθ−sin(2θ)} この関係を用いて図2のZ,A,Bの部分の面積を表す
と次のようになる。
と次のようになる。
【0024】Z=(v3 ・Tθ/8)×(k−1) A=3v3 ・Tθ/8+Z B=v3 ・Tθ/8−Z 図2における各部の面積は、時間と速度の積、即ち距離
を表しているので、前記の式で得られた面積Z,A,B
で表される距離で円弧制御が切り替わるように制御を行
うことにより、円形制御の位置決めが可能となる。
を表しているので、前記の式で得られた面積Z,A,B
で表される距離で円弧制御が切り替わるように制御を行
うことにより、円形制御の位置決めが可能となる。
【0025】以上は加速時の制御方法であるが、停止時
に、所定の位置に停止するためには、計算値(計算距離
k0 ,計算速度v0 )に対して実績値(実績距離k1 ,
実績速度v1 )を監視し、両者にずれが有った場合には
補正をする必要がある。図4はその状態を示すものであ
る。目標点をkM0とすると、実績値測定時刻tc から停
止に到るまでの時間Tθ/2は次の式で得られる。
に、所定の位置に停止するためには、計算値(計算距離
k0 ,計算速度v0 )に対して実績値(実績距離k1 ,
実績速度v1 )を監視し、両者にずれが有った場合には
補正をする必要がある。図4はその状態を示すものであ
る。目標点をkM0とすると、実績値測定時刻tc から停
止に到るまでの時間Tθ/2は次の式で得られる。
【0026】 Tθ/2={2(kM0±k1 )}/{v1 (2−k)} なお、kM0±k1 の符号は動作方向により変化すること
を意味している。
を意味している。
【0027】図5はリアルタイム演算の方法を説明する
ための図であり、区間の面積は残距離B1 を表してい
る。
ための図であり、区間の面積は残距離B1 を表してい
る。
【0028】 切換速度計算値v0 =v3 /2〔mm/sec〕 角度補正値θt =(2θ/Tθ)×t 残距離B1 =kM0±k1 残時間Tx 〔sec〕=2B1 /{v1 (2−k)} とすると、角度進行値はθt =θt0(前回角度)+θtx
(角度増分係数)で表されるから、 θt =θt0+(θ−θt0)/(Tx )×Δt ここで、(θ−θt0)は残角度、Δtは経過時間(前回
−今回時間)で表される。
(角度増分係数)で表されるから、 θt =θt0+(θ−θt0)/(Tx )×Δt ここで、(θ−θt0)は残角度、Δtは経過時間(前回
−今回時間)で表される。
【0029】但し、Tx は絶対値、θt =θt0+Σθtx
である。このΣθtxはθtxの平均化処理を示している。
である。このΣθtxはθtxの平均化処理を示している。
【0030】そして、前記のθt >Tθの関係になった
ところで停止するように制御を行うことで、リアルタイ
ムの位置決め制御が実現可能となる。
ところで停止するように制御を行うことで、リアルタイ
ムの位置決め制御が実現可能となる。
【0031】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【0032】図6は本発明の方法を実施するためのブロ
ック図である。同図において、1はインバータ、2はク
レーン走行用モータ、3は駆動輪、4は従動輪、5は従
動輪4の軸に取り付けられたエンコーダを示している。
ック図である。同図において、1はインバータ、2はク
レーン走行用モータ、3は駆動輪、4は従動輪、5は従
動輪4の軸に取り付けられたエンコーダを示している。
【0033】エンコーダ5は従動輪4の回転角度をパル
スに変換し、クレーンの位置を検出するためのものであ
り、検出された実績位置は目標位置と比較され、その位
置偏差が時間軸演算ブロック10に入力され、計算パタ
ーンブロック11から出力される速度パターン(図1,
図2参照)に基づいて出力される指令速度が補正され、
インバータ1に速度指令として入力される。また、エン
コーダ5から出力された実績位置を微分することによ
り、実績速度が得られ、PID制御器12を介してイン
バータ1における速度指令にフィードバックされる。
スに変換し、クレーンの位置を検出するためのものであ
り、検出された実績位置は目標位置と比較され、その位
置偏差が時間軸演算ブロック10に入力され、計算パタ
ーンブロック11から出力される速度パターン(図1,
図2参照)に基づいて出力される指令速度が補正され、
インバータ1に速度指令として入力される。また、エン
コーダ5から出力された実績位置を微分することによ
り、実績速度が得られ、PID制御器12を介してイン
バータ1における速度指令にフィードバックされる。
【0034】図7は本発明の振れ止め及び位置決め制御
手順を示すフローチャートである。ステップ100にお
いて停止指令が出されると、ステップ110では下に凸
の円弧式に基づく加速(第1加速)を行う。次いでステ
ップ120では上に凸の円弧式に基づく加速(第2加
速)を行う。これにより、定速運転となる(ステップ1
30)。次いで、ステップ140において、停止指令に
基づいて上に凸の円弧式に基づく減速(第1減速)を行
う。ステップ150では、下に凸の円弧式に基づく減速
(第2減速)を行う。このステップ150では、前述し
たように、目標位置との残距離をエンコーダ5の出力に
基づいて測定し、これを基に円弧式をリアルタイムに補
正演算して位置決めを実施する。位置決めが終了する
と、動作完了する(ステップ160)。
手順を示すフローチャートである。ステップ100にお
いて停止指令が出されると、ステップ110では下に凸
の円弧式に基づく加速(第1加速)を行う。次いでステ
ップ120では上に凸の円弧式に基づく加速(第2加
速)を行う。これにより、定速運転となる(ステップ1
30)。次いで、ステップ140において、停止指令に
基づいて上に凸の円弧式に基づく減速(第1減速)を行
う。ステップ150では、下に凸の円弧式に基づく減速
(第2減速)を行う。このステップ150では、前述し
たように、目標位置との残距離をエンコーダ5の出力に
基づいて測定し、これを基に円弧式をリアルタイムに補
正演算して位置決めを実施する。位置決めが終了する
と、動作完了する(ステップ160)。
【0035】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば下記の
効果を奏する。
効果を奏する。
【0036】 円形制御を採用したので、クレーン動
作時の衝撃が少なく、振れを最小限として、振れ止めの
高精度化を図ることができる。
作時の衝撃が少なく、振れを最小限として、振れ止めの
高精度化を図ることができる。
【0037】 計算式が簡単であるため、リアルタイ
ムでの演算、従って位置制御のフィードバック演算が可
能となる。
ムでの演算、従って位置制御のフィードバック演算が可
能となる。
【0038】 制御方式が容易であるため、外乱に対
して柔軟性が高く、走行・横行と巻きの同時運転、すな
わち斜め吊りも可能となる。
して柔軟性が高く、走行・横行と巻きの同時運転、すな
わち斜め吊りも可能となる。
【図1】 本発明の振れ止め制御の概要の説明図であ
る。
る。
【図2】 位置決め制御方法の速度パターンを示すもの
である。
である。
【図3】 位置決め制御の手法を導き出すための説明図
である。
である。
【図4】 位置決め制御の手法を導き出すための説明図
である。
である。
【図5】 位置決め制御におけるリアルタイム演算の方
法を説明するための図である。
法を説明するための図である。
【図6】 本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図7】 振れ止め及び位置決め制御手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図8】 従来の線形制御の説明図である。
【図9】 線形制御の解法の一つである位相面軌跡の図
である。
である。
【図10】 従来における振れ止めパターンのタイムチ
ャーである。
ャーである。
1 インバータ、2 クレーン走行用モータ、3 駆動
輪、4 従動輪、5 エンコーダ、10 時間軸演算ブ
ロック、11 計算パターンブロック、12 PID制
御器
輪、4 従動輪、5 エンコーダ、10 時間軸演算ブ
ロック、11 計算パターンブロック、12 PID制
御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下笠 知治 北九州市戸畑区飛幡町1−1 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内
Claims (2)
- 【請求項1】 インバータ等の可変速制御機構を備えた
横行、走行装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの自
動運転方法において、加速時及び減速時の速度と始動後
の経過時間の関係式を円弧式で表し、加速時及び減速時
に前記円弧式によって表現されたパターンに従って、速
度制御を行うことを特徴とするクレーンの振れ及び位置
の制御方法。 - 【請求項2】 インバータ等の可変速制御機構を備えた
横行、走行装置を具備する懸垂式ワイヤークレーンの自
動運転方法において、加速時及び減速時の速度と始動後
の経過時間の関係式を円弧式で表し、加速時は前記円弧
式を基に速度制御を行い、減速時は前記円弧式によって
表現された減速パターンを、予め定められた目標位置と
その時点の位置との差を基に、リアルタイムに補正演算
して修正し、この補正された減速パターンに基づいて位
置決めを行うことを特徴とするクレーンの振れ及び位置
の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12824995A JPH08324961A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | クレーンの振れ及び位置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12824995A JPH08324961A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | クレーンの振れ及び位置の制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08324961A true JPH08324961A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=14980190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12824995A Withdrawn JPH08324961A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | クレーンの振れ及び位置の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08324961A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10297873A (ja) * | 1997-04-24 | 1998-11-10 | Meidensha Corp | クレーンの制御装置 |
CN105329777A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-17 | 山东大学 | 带有持续扰动的可升降桥式吊车***的模糊控制方法 |
JP2017109805A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 富士電機株式会社 | クレーン装置、制御方法、及び制御プログラム |
JP2017206375A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | Jfe物流株式会社 | 移動体の速度制御方法及び装置 |
JP2019022417A (ja) * | 2017-07-21 | 2019-02-07 | コニカミノルタ株式会社 | モータ制御装置および画像形成装置 |
JP2020158278A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社タダノ | クレーンの制御方法およびクレーン |
CN117509436A (zh) * | 2023-10-27 | 2024-02-06 | 保利长大工程有限公司 | 钢筋笼吊运*** |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP12824995A patent/JPH08324961A/ja not_active Withdrawn
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