KR100293185B1

KR100293185B1 - Unmanned overhead crane control device having anti-swing function

Info

Publication number: KR100293185B1
Application number: KR1019950017145A
Authority: KR
Inventors: 이호훈; 조재성; 조성근; 정연우
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사; 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2001-09-17
Also published as: KR970001199A

Abstract

PURPOSE: An unmanned overhead crane control device is provided to prevent the swing of a weight body while an overhead crane is shifted and to promptly carry the weight body by performing feedback control during the entire time. CONSTITUTION: An unmanned overhead crane control device comprises an anti-swing controller(10) for preventing the swing of a weight body during shifting, a position control system(20) for controlling the position of the weight body and a crane vibration angle dynamometer(30). The anti-swing controller calculates a swing control value by using a vibration angle error calculated by a reference vibration angle value and a feedback vibration angle value. The position control system consists of a subtracter for subtracting a reference position value of a crane, a position controller outputting a position control value, an adder(5) adding the output value of the anti-swing controller to the output value of the position controller, a velocity servo device(23) outputting a velocity value corresponding to an added value, and an integrator(25) outputting a crane shift value by integrating the added value. The vibration angle dynamometer outputs a vibration angle of a crane.

Description

흔들림방지기능을 구비한 무인 천정크레인 제어장치Unmanned ceiling crane control with anti-shake function

제1도는 일반적인 천정크레인의 1차원 모델도.1 is a one-dimensional model diagram of a typical ceiling crane.

제2도는 본 발명에 따른 크레인 제어장치의 블록도.2 is a block diagram of a crane control device according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 위치제어 시스템의 블록도.3 is a block diagram of a position control system according to the present invention.

제4도는 제2도에 도시된 크레인 제어장치의 등가 블록도.4 is an equivalent block diagram of the crane control shown in FIG.

제5도는 본 발명에 따른 속도프로파일로, (a)는 이동거리가 긴 경우에 대한 프로파일이고, (b)는 이동거리가 짧은 경우에 대한 프로파일이다.5 is a speed profile according to the present invention, (a) is a profile for a long moving distance, (b) is a profile for a short moving distance.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 : 크레인 2 : 와이어1: crane 2: wire

3 : 중량물 10 : 흔들림방지 제어기3: weight 10: anti-shake controller

20 : 위치제어 시스템 21 : 위치제어기20: position control system 21: position controller

23 : 크레인 속도서보장치 25 : 적분기23 crane speed servo device 25 integrator

30 : 진동각 동력학계30 vibration angle dynamics system

본 발명은 공장이나 생산현장에서 많이 사용되는 천정크레인(Overhead Crane)의 흔들림을 방지(Anti-Swing)하는 제어장치에 관한 것으로, 특히 전체시간동안에 피드백제어를 수행함에 의해서 천정크레인이 이동하는 도중에 발생되는 중량물의 흔들림을 방지함과 동시에 중량물을 신속하게 이동시킬 수 있도록한 흔들림방지기능을 구비한 무인 천정크레인 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a control device for preventing the swing (Anti-Swing) of the overhead crane (manufactured in the factory or production site), especially during the movement of the ceiling crane by performing feedback control for the entire time The present invention relates to an unmanned ceiling crane control device having an anti-shake function for preventing the shaking of heavy materials to be moved at the same time.

일반적으로, 중량물의 이송에 많이 사용되는 천정크레인은 제1도에 도시한 바와 같이, 크레인(1)이 와이어(2)에 의해 중량물(3)을 들어올리게 되어 있는 관계로 크레인(1)이 가감속하는 경우에 흔들림이 발생하고, 이에따라 진동각( θ)으로 진동을 하게 되는 것이다. 여기에서 크레인의 위치를 X로 표시하고 있다.In general, as shown in FIG. 1, the overhead cranes that are frequently used for transporting heavy materials have the crane 1 being added or lowered because the crane 1 is to lift the heavy materials 3 by the wires 2. When belonging to the shake occurs, according to the vibration angle (θ) will be to vibrate. Here, the position of the crane is indicated by X.

이와같은 흔들림으로 인하여 중량물의 위치제어가 어렵고, 안전사고의 위험이 존재하여 오랜기간 숙련된 운전자만이 이를 제어할 수 있었다. 따라서, 천정 크레인의 무인운전을 위해서는 중량물의 흔들림 없는 주행을 가능케하는 흔들림 방지(Anti-Swing) 제어장치의 개발이 요망되고 있다.Due to such shaking, it is difficult to control the position of the heavy object, and there is a risk of a safety accident, so only an experienced driver can control it for a long time. Therefore, for the unmanned operation of the overhead crane, it is desired to develop an anti-swing control device that enables the vehicle to run without heavy weight shaking.

상기와 같은 요망에 따라, 종래의 흔들림방지(Anti-Swing) 제어장치는 크레인의 가감속구간을 먼저 계산하여 속도프로파일(Speed Profile)를 구하고, 이 프로파일에 의해 크레인을 구동시키면서, 피드백제어에 의해 속도프로파일에 의한 제어를 보상하였다. 이와같은 속도프로파일과 피드백 제어 알고리즘에 의해서 흔들림방지(Anti-Swing) 제어장치의 성능이 결정되는 것이다.According to the above requirements, the conventional anti-swing control device first calculates the acceleration / deceleration section of the crane to obtain a speed profile, and drives the crane according to this profile, by feedback control. Compensation for the control by the velocity profile. This speed profile and feedback control algorithm determine the performance of the anti-swing control system.

이와같은 종래의 제어장치들은 크레인의 가감속 구간을 실험적으로 결정하였기 때문에 여전히 흔들림이 존재하였고 이에따라 안전사고의 위험이 존재하였던 문제점이 있었다.Such conventional control devices still have shaking because of experimentally determining the acceleration / deceleration section of the crane, and thus there was a problem that there was a risk of a safety accident.

한편, 영국 특허공개 제2280045(A)에 개시한 바에 따르면, 이는 현재 흔들림각도와 각속도를 측정하여 각 경우에 따른 제어규칙을 퍼지 로직을 이용하여 추론하였다. 그러나, 현재 흔들림각도가 "0"일때에만 해당하는 제어규칙을 갖고 있어서 흔들리는 전체시간중에 일부 시간 동안만 피드백제어를 수행하는 관계로 흔들림 제어시간이 길어질 수 있고, 이는 생산성 저하를 초래할 수 있다.Meanwhile, as disclosed in British Patent Publication No. 2280045 (A), the current shaking angle and angular velocity were measured to infer a control rule according to each case using fuzzy logic. However, since the current control angle has a control rule only when the shaking angle is "0", the shaking control time may be long because feedback control is performed only for a part of the entire shaking time, which may cause a decrease in productivity.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 전체시간동안에 피드백제어를 수행하여 천정크레인이 이동하는 도중에 발생되는 중량물의 흔들림을 방지함과 동시에 중량물을 신속하게 이동시킬 수 있도록한 천정크레인 흔들림방지 제어장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and performs a feedback control for the entire time to prevent the shaking of the heavy weights generated during the movement of the overhead cranes and at the same time to quickly move the weight cranes An anti-shake control device is provided.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써의 본 발명은 기준진동각도값과 피드백된 진동각도값에 의해 산출된 진동각도 오차에 기초하여 흔들림 제어값을 계산하여 출력하는 흔들림방지 제어기; 피드백된 이동위치값에 센서잡음값을 포함시킨 수정된 이동위치값에 크레인의 기준위치값을 감산하는 감산기와, 상기 감산기에 의해 감산된 값이 입력되어 위치제어값을 출력하는 위치제어기와, 상기 위치제어기에서 출력된 위치제어값과 흔들림방지 제어기에서 출력된 흔들림 제어값을 가산하는 가산기와, 가산된 위치제어값과 흔들림 제어값이 입력되어 크레인의 속도값을 출력하여 속도값에 따라 크레인을 가동시키는 속도서보장치와, 상기 속도서보장치에서 출력되는 속도값에 외란을 가산된 새로운 속도값을 검출하여 크레인의 이동위치값을 산출해서 상기 감산기로 피드백하는 속도검출기로 이루어진 위치제어시스템; 외란이 포함된 상기 속도서보장치로부터 출력되는 속도값이 입력되어 크레인이 진동하는 각도가 출력되어 상기 흔들림방지 제어기로 피드백되는 진동각 동력학계로 구성된다.The present invention as a technical means for achieving the above object is an anti-shake controller for calculating and outputting a shake control value based on the vibration angle error calculated by the reference vibration angle value and the feedback vibration angle value; A subtractor for subtracting the reference position value of the crane to a modified movement position value including the sensor noise value in the feedback movement position value, a position controller for inputting a value subtracted by the subtractor to output a position control value, and An adder that adds the position control value output from the position controller and the shake control value output from the anti-shake controller, and the added position control value and the shake control value are input to output the speed value of the crane to operate the crane according to the speed value. A position control system comprising: a speed servo device; and a speed detector configured to detect a new speed value added with disturbance to the speed value output from the speed servo device, calculate a moving position value of the crane, and feed it back to the subtractor; The speed value output from the speed servo device including the disturbance is input, and the angle at which the crane vibrates is output. The vibration angle dynamics system is fed back to the anti-shake controller.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명에 따른 전체장치의 블록도이다.2 is a block diagram of the entire apparatus according to the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무인 천정크레인 제어장치는 흔들림 방지제어기(10), 위치제어시스템(20) 및 크레인 진동각 동력학계(30)로 구성된다.As shown in the figure, the unmanned ceiling crane control apparatus of the present invention is composed of an anti-shake controller 10, a position control system 20 and a crane vibration angle dynamics system 30.

흔들림방지 제어기(10)는 중량물을 이송하는 동안에 발생되는 흔들림을 방지하기 위한 장치로써, 기준 진동각도값(θr)과 피드백된 진동각도값( θ)으로부터 감산기(4)에서 진동각도오차(θe)가 계산되고, 상기 진동각도 오차( θe)가 입력되어 출력값(U)을 출력한다.The anti-shake controller 10 is a device for preventing the shaking caused during the transfer of heavy materials, and the vibration angle error θe in the subtractor 4 from the reference vibration angle value θr and the feedback vibration angle value θ. Is calculated, and the oscillation angle error θe is input to output the output value U.

위치제어시스템(20)은 중량물을 이송하는 위치를 제어하는 시스템으로써, 기준 위치값(Xr)과 크레인의 이동위치값(X) 및 센서잡음(n)이 가산기(8)와 감산기(7)에서 가감산되고, 상기 가감산되어 입력되는 입력값(Xe)에 의해서 출력값(Ux)을 출력하는 위치제어기(21)와, 상기 흔들림방지 제어기(10)의 출력값(U)과 위치제어기(21)의 출력값(Ux)이 가산되는 가산기(5)와, 상기 가산되어 입력되는 가산값에 해당되는 속도값을 출력하는 크레인의 속도서보장치(23)로 구성되며, 여기서 상기 속도서보장치(23)의 외란(d)은 가산기(6)에서 가산된다. 상기 가산값을 적분하여 크레인의 이동위치값(X)를 출력하는 적분기(25)로 구성된다.The position control system 20 is a system for controlling the position at which heavy goods are conveyed, and the reference position value Xr, the movement position value X of the crane, and the sensor noise n are added to the adder 8 and the subtractor 7. The position controller 21 outputting the output value Ux by the input value Xe which is added and subtracted and inputted, and the output value U of the anti-shake controller 10 and the position controller 21 An adder 5 to which an output value Ux is added, and a speed servo device 23 for outputting a speed value corresponding to the added value inputted therein, where the disturbance of the speed servo device 23 is achieved. (d) is added in the adder 6. And an integrator 25 for integrating the addition value to output the moving position value X of the crane.

크레인의 진동각 동력학계(30)는 외란(d)를 포함한 크레인의 속도서보장치(23) 출력(v)에 대하여 크레인이 진동하는 각( θ)을 출력하는 동력학적인 계이다.The vibration angle dynamics system 30 of the crane is a dynamic system outputting an angle θ at which the crane vibrates with respect to the output v of the speed servo device 23 of the crane including the disturbance d.

제3도는 본 발명에 따른 위치제어 시스템의 블록도이고, 제4도는 본 발명에 따른 위치제어 시스템을 포함한 흔들림방지 제어장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a position control system according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of an anti-shake control device including a position control system according to the present invention.

상기 위치제어기(21)은 제3도에서 개루프(Open Loop) 전달함수를 구하고, 상기 전달함수에서 외란과 센서잡음의 영향을 최소로하도록 루프형성방법(Loop Shaping Method)에 의해서 설계한 제어장치이다. 상기 위치 제어시스템(20)은 위치제어기(21)를 포함하는 제어계이다.The position controller 21 obtains an open loop transfer function from FIG. 3, and is designed by a loop shaping method to minimize the influence of disturbance and sensor noise in the transfer function. to be. The position control system 20 is a control system including a position controller 21.

상기 흔들림방지 제어기(10)는 제4도에서 상기 위치제어시스템(20)을 포함하는 전체 제어계에 대한 전달함수를 구하고, 안정하면서 충분한 감쇄특성을 갖도록 근궤적법(Root Locus Method)에 의해서 설계한 제어장치이다.The anti-shake controller 10 obtains a transfer function for the entire control system including the position control system 20 in FIG. 4 and is designed by the root locus method to have a stable and sufficient attenuation characteristic. It is a control device.

여기에서 도면중 미설명부호인 제5도의 (a)와 (b)에 도시된 T는 와이어에 매달려 있는 중량물의 흔들림의 주기이고, Vmax 는 크레인의 물리적 최대속도이다. S1 과 S2 는 이등변 삼각형의 면적으로 이동거리를 나타낸다.Here, T shown in (a) and (b) of FIG. 5, which is not described in the drawings, is a period of shaking of a heavy object suspended from a wire, and Vmax is a physical maximum speed of a crane. S1 and S2 represent the distance traveled by the area of the isosceles triangle.

이하 본 발명에 따른 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation and effect according to the present invention will be described in detail.

제2도-제4도에 있어서, 먼저 본 발명의 개요는 제3도에서 소망하는 기준입력(xr(s))을 잘 따라 가면서, 이와 동시에 외란(d(s))이나 센서잡음(n(s))에 의한 영향은 되도록이면 적게 받도록하는 위치제어기(21)를 설계한 다음에, 제3도로 표시되는 위치제어 시스템(20)을 제4도의 천정크레인의 전체제어계에 포함시켜서, 이 천정크레인의 전체제어계에 대하여 안정하면서 충분한 감쇄(Damping)특성을 갖도록 흔들림제어장치를 설계하는 것이다.2 to 4, first, the outline of the present invention follows well the desired reference input xr (s) in FIG. 3, while at the same time disturbance d (s) or sensor noise (n ( After designing the position controller 21 to minimize the influence of s)), the position control system 20 shown in FIG. 3 is included in the total control system of the ceiling crane of FIG. The shaking control device is designed to be stable and have sufficient damping characteristics with respect to the entire control system.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저 제1도와 같은 1차원 크레인 모델에서, 와이어(2)길이(L)가 일정하고 진동각( θ)이 작으며 이송물체를 질점으로 가정하면, 뉴턴의 제2운동법칙을 적용하여 하기 식(1)의 크레인 운동방정식을 얻을 수 있다.In detail, first, in the one-dimensional crane model as shown in FIG. 1, if the length of the wire 2 is constant, the oscillation angle θ is small, and the conveying object is a material point, Newton's second law of motion By applying this can be obtained the crane equation of the equation (1).

θ + (g/L)θ = - (1/L)x ------------------------------- (1)θ + (g / L) θ =-(1 / L) x ------------------------------- (1)

상기 식(1)을 라플라스 변환하면 진동각 동력학계(30)가 얻어진다 여기에서 θ은 진동각 가속도, X 는 크레인 가속도, g 는 중력 가속도를 나타낸다.The Laplace transform of Equation (1) results in a vibration angle dynamics system 30, where θ represents vibration angle acceleration, X represents crane acceleration, and g represents gravity acceleration.

상기 식(1)으로부터 크레인 운반물의 진동은 크레인의 가속도의 함수임을 알 수 있고, 또한 크레인의 운동을 제어함으로써 운반물의 진동을 줄이면서 목표위치까지 크레인을 이동시킬 수 있음을 알 수 있다.It can be seen from Equation (1) that the vibration of the crane package is a function of the acceleration of the crane, and by controlling the movement of the crane, the crane can be moved to the target position while reducing the vibration of the package.

즉, 하나의 제어입력(천정크레인의 가속도)를 가지고 두개의 출력(천정크레인의 위치와 흔들림각도)을 동시에 제어해야 하는데, 본 발명에서는 이를 위하여 제2도와 같은 제어장치를 설계하였다.That is, it is necessary to simultaneously control two outputs (the position and the swing angle of the ceiling crane) with one control input (acceleration of the ceiling crane). In the present invention, a control device as shown in FIG. 2 is designed for this purpose.

제2도에 있어서, 본 발명에 의한 제어장치는 크게 크레인의 위치를 제어하기 위한 위치제어기(21)과 흔들림각도를 제어하기 위한 흔들림제어기(10)으로 구성되어 있으며, 상기 구성중에서 먼저 위치제어시스템(20)을 제3도에 도시한 바와 같이 모델링하였다.In FIG. 2, the control device according to the present invention comprises a position controller 21 for controlling the position of the crane and a shake controller 10 for controlling the swing angle. (20) was modeled as shown in FIG.

제3도에 있어서, K(s)는 위치제어기(21)를 나타내고, G(s)는 속도 명령을 추종하는 크레인의 속도서보 장치(23)를 나타내며, 이는 2차 또는 3차로 모델링 할수 있다. 여기에서 s 는 라플라스 변환후 복소수 독립 변수를 나타낸다.In FIG. 3, K (s) represents the position controller 21, and G (s) represents the speed servo device 23 of the crane that follows the speed command, which can be modeled second or third. Where s represents the complex independent variable after the Laplace transform.

또한, 제3도에서는 외란(disturbance)과 센서잡음(sensor noise)을 고려한 피드백 제어계로서, 제3도에서 기준입력(Xr(s))과 외란(d(s)) 및 센서잡음(n(s))에 대한 전체출력 X(s)을 구하면 하기 식(2)와 같다.In addition, in FIG. 3, a feedback control system considering disturbance and sensor noise is illustrated in FIG. 3, and reference input Xr (s), disturbance d (s), and sensor noise n (s) in FIG. The total output X (s) for)) is given by the following equation (2).

상기 식(2)에 의한 출력값(X(s))은 원하는 기준입력(xr(s))을 잘 따라 가면서, 이와 동시에 외란(d(s))이나 센서잡음(n(s))에 의한 영향은 되도록이면 적게 받아야 하는 것이다.The output value X (s) according to Equation (2) follows the desired reference input xr (s) well, and at the same time, the influence of disturbance d (s) or sensor noise n (s). Should get as little as possible.

일반적으로는 기준입력과 외란은 저주파영역에서 대부분의 에너지를 갖고 있으며, 센서잡음은 고주파영역에서 대부분의 에너지를 가지므로, 상기 식(2)에 의한 출력값은 원하는 기준입력(Xr(s))을 잘 따라 가면서, 이와 동시에 외란(d(s))이나센서잡음(n(s))에 의한 영향은 적게 받도록 하기 위해서는 상기 식 (2)에서 ｜G(s)K(s)(1/s)｜값이 저주파영역에서는 큰값을 갖도록 하여야하며, 반면에 고주파영역에서는 작은 값을 갖도록 하여야한다.In general, the reference input and the disturbance have most of the energy in the low frequency region, and the sensor noise has most of the energy in the high frequency region, so the output value according to Equation (2) above represents the desired reference input (Xr (s)). In order to be less affected by disturbances (d (s)) and sensor noises (n (s)) at the same time, in the formula (2), G (s) K (s) (1 / s) The value should be large in the low frequency range, while the small value in the high frequency region.

따라서, 저주파 외란(d(s))을 억제하기 위해서 상기 위치제어장치(K(s))는 적분기를 포함해야함을 상기 식(2)에 의해서 알 수 있으며, 이에 따라 상기 조건을 만족하도록 루프형성방법(Loop Shaping Method)에 의하여 설계한 위치제어장치(K(s))(21)는 하기 식(3)과 같이 나타난다.Therefore, it can be seen from Equation (2) that the position control device K (s) must include an integrator in order to suppress the low frequency disturbance d (s), thereby forming a loop to satisfy the condition. The position control device K (s) 21 designed by the Loop Shaping Method is represented by the following equation (3).

K(s) = Kp + KI/S ------------------------------------ (3)K (s) = Kp + KI / S ------------------------------------ (3)

여기서, Kp : 비례이득Where Kp: proportional gain

KI : 적분이득KI: Integral Gain

상기 식(3)에서 보인바와같이 적분기를 포함하는 PI(비례적분)위치제어장치는 적분기를 포함하지 않는 P(비례) 위치제어장치보다 명령추종 및 외란제거특성이 더 우수하며 정상상태에서는 외란에 의한 출력이 대략 "0"이 됨을 알 수 있다.As shown in Equation (3), the PI (proportional integral) position control device including the integrator has better command following and disturbance removal characteristics than the P (proportional) position control device without the integrator. It can be seen that the output is approximately " 0 ".

한편, 상기한 바와같이 설계된 위치제어시스템(20)을 포함하여 크레인의 전체장치에 대한 흔들림을 제거하기 위한 흔들림방지 제어기(10)를 설계하기 위해서, 먼저 제4도에 도시된 위치제어시스템(20)에서 v(s)/U (s)를 제2도를 참조하여 구하면 하기 식(4)와 같이 나타난다.On the other hand, in order to design the anti-shake controller 10 for removing the shake with respect to the entire device of the crane, including the position control system 20 designed as described above, first the position control system 20 shown in FIG. In reference to Fig. 2, v (s) / U (s) can be expressed as Equation (4) below.

그리고, 천정크레인 장치의 진동각 동력학계(30)에 해당되는 천정크레인의 운동방정식을 나타낸 상기 식(1)을 다시 라플라스변환을 수행하면 하기 식(5)를 구할 수 있다.Then, when Laplace transform is performed again on Equation (1) representing the equation of motion of the ceiling crane corresponding to the vibration angle dynamics system 30 of the overhead crane device, the following equation (5) can be obtained.

여기에서 g 는 중력가속도를 나타내고 L 을 줄길이를 나타낸다.Where g stands for gravitational acceleration and L stands for length.

상기한 바와 같이 제2도는 제4도와 같이 도시되는데, 제4도에 도시된 전체장치에 대한 전달함수(Transfer Function)를 구하고, 근궤적법(Root Locus Method)에 의해서 안정하면서 충분한 감쇄(Damping)특성을 갖도록 하기 식(6)과 같은 PD(비례ㆍ미분)제어장치와 이의 이득(Gain) Ka 및 Kd를 설계하였다.As described above, FIG. 2 is shown in FIG. 4, where the transfer function for the entire apparatus shown in FIG. 4 is obtained, and stable and sufficient damping by the root locus method. The PD (proportional derivative) control device and its gains Ka and Kd were designed to have characteristics.

Ka(s) = Ka(1 + Kd(s)) ----------------------------- (6)Ka (s) = Ka (1 + Kd (s)) ----------------------------- (6)

식(6)에서 K_d=0 일때 흔들림 방지제어는 P(비례) 제어가 된다.In equation (6), when K _d = 0, the anti-shake control becomes P (proportional) control.

다른 한편, 본 발명에 의한 천정크레인장치에서의 위치제어시스템(20)에서는 (1)식에서 이송시간을 최소로 하면서 출발시점과 도착시점에서 각속도 및 흔들림이 "0"이라는 경계조건을 갖는 최적제어문제를 풀어서, 제5도(a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 속도프로파일를 구한 다음 이 속도를 시간에 대하여 적분해서 위치기준값(Xr)을 구한다. 여기에서 속도기준값을 사용한다면 크레인의 속도서보계의 속도오차가 위치오차를 초래하게 되므로, 위치기준값을 사용하는 것이다.On the other hand, in the position control system 20 in the overhead crane apparatus according to the present invention, the optimum control problem with the boundary condition that the angular velocity and the shaking is "0" at the starting point and the arrival point while minimizing the transfer time in the equation Then, the velocity profile as shown in Figs. 5 (a) and (b) is obtained, and then the velocity is integrated over time to obtain the positional reference value Xr. If the speed reference value is used here, the position error is used because the speed error of the speed servo of the crane causes the position error.

예를들어, 이동거리가 제5도(b)에 도시된 이등변 삼각형 면적(s1)보다 클 경우에는 제5도(a)에 도시된 프로파일를 통해서 위치 기준값이 얻어지고, 반면에 이동거리가 제5도(b)에 도시된 이등변 삼각형 면적(S1)보다 작을 경우에는 최대 속도를 낮추어서 이동거리가 삼각형 면적 S2 와 같도록 한다. 그리고 속도프로파일를 적분해서 위치 기준값을 구한다.For example, if the travel distance is larger than the isosceles triangle area s1 shown in FIG. 5 (b), the position reference value is obtained through the profile shown in FIG. 5 (a), while the travel distance is fifth. If it is smaller than the isosceles triangle area S1 shown in Fig. (B), the maximum speed is lowered so that the moving distance is equal to the triangle area S2. The velocity profile is then integrated to find the position reference value.

각도기준값(θr)은 제5도의 속도프로파일의 가감속구간(가속도)이 (1)식에 입력될때이 진동각이다. 그러나 크레인 이동중 진동각을 가능한한 억제하기 위하여 θ₅을 '0'으로 해도된다.The angle reference value [theta] r is an oscillation angle when the acceleration / deceleration section (acceleration) of the velocity profile of FIG. However, in order to suppress the vibration angle during crane movement as much as possible, θ _{5 may be set} to '0'.

상술한 바와같은 본 발명은 전체시간동안에 피드백제어를 수행해서 천정크레인이 이동하는 도중에 발생되는 중량물의 흔들림을 방지할 수 있으며, 동시에 중량물을 신속하게 이동시킬 수 있어서, 이에따라 생산성을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention can perform feedback control for the entire time to prevent the shaking of the heavy weight generated during the movement of the ceiling crane, and at the same time to move the heavy weight quickly, thereby improving the productivity. It works.

Claims

무인 천정크레인에 연결되어 상기 천정크레인의 움직임을 제어하는 천정 크레인 제어장치에 있어서, 기준진동각도값과 피드백된 진동각도값에 의해 산출된 진동각도 오차에 기초하여 흔들림 제어값을 계산하여 출력하는 흔들림방지 제어기; 피드백된 이동위치값에 센서잡음값을 포함시킨 수정된 이동위치값에 크레인의 기준위치값을 감산하는 감산기와, 상기 감산기에 의해 감산된 값이 입력되어 위치 제어값을 출력하는 위치제어기와, 상기 위치제어기에서 출력된 위치제어값과 흔들림방지 제어기에서 출력된 흔들림 제어값을 가산하는 가산기와, 가산된 위치제어값과 흔들림 제어값이 입력되어 크레인의 속도값을 출력하여 속도값에 따라 크레인을 가동시키는 속도서보장치와, 상기 속도서보장치에서 출력되는 속도값에 외란을 가산된 새로운 속도값을 검출하여 크레인의 이동위치값을 산출해서 상기 감산기로 피드백하는 속도검출기로 이루어진 위치제어장치; 및 외란이 포함된 상기 속도서보장치로부터 출력되는 속도값이 입력되어 크레인이 진동하는 각도가 출력되어 상기 흔들림방지 제어기로 피드백되는 진동각 동력학계로 구성된 무인 천정크레인 제어장치.In the overhead crane control device which is connected to the unmanned ceiling crane and controls the movement of the ceiling crane, the shaking control value is calculated and output based on the vibration angle error calculated by the reference vibration angle value and the feedback vibration angle value. Prevention controller; A subtractor for subtracting the reference position value of the crane to a modified movement position value including the sensor noise value in the feedback movement position value, a position controller for inputting a value subtracted by the subtractor to output a position control value, and An adder that adds the position control value output from the position controller and the shake control value output from the anti-shake controller, and the added position control value and the shake control value are input to output the speed value of the crane to operate the crane according to the speed value. A position control device configured to detect a new speed value added with disturbance to the speed value output from the speed servo device, calculate a moving position value of the crane, and feed it back to the subtractor; And an oscillation angle dynamics system in which a speed at which the crane vibrates is inputted by inputting a speed value output from the speed servo device including disturbance and fed back to the anti-shake controller.

제1항에 있어서, 상기 위치제어기는 식 『K(s) = Kp + KI/S』로 모델링된 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus as claimed in claim 1, wherein the position controller is modeled by the formula "K (s) = Kp + KI / S".

제1항에 있어서, 상기 흔들림방지 제어기는 식『Ka(s) = Ka(1+Kds)』로 모델링되는 것을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the anti-shake controller is modeled with the formula " Ka (s) = Ka (1 + Kds) ".